Questo progetto si concentra sulla ricerca di nuovi materiali termoelettrici e sullo studio delle loro proprietà, e corrisponde all'area dei Materiali Sostenibili e Intelligenti di RIS3, poiché le potenziali applicazioni di questi materiali sono nel campo del recupero di energia termica e della conversione all'energia elettrica. Grazie agli effetti termoelettrici, è possibile trasformare una differenza di temperatura (T) in una differenza di potenziale elettrico (T) attraverso l'effetto Seebeck, o una differenza di potenziale elettrico in una differenza di temperatura attraverso l'effetto Peltier. Qualsiasi fonte di calore persa è quindi potenzialmente una fonte di energia elettrica pulita. Gli effetti termoelettrici sono stati scoperti alla fine del XIX secolo e le applicazioni sono attualmente limitate a settori di nicchia come le applicazioni spaziali, a causa di rese relativamente basse (~5 % della resa di Carnot). L'efficienza dei moduli termoelettrici dipende dalla realizzazione di questo modulo (qualità dei contatti elettrici e dei contatti termici in particolare), e fortemente dalle proprietà intrinseche dei materiali che lo compongono. Per migliorare l'efficienza, è essenziale scoprire nuove famiglie di materiali termoelettrici. Un buon materiale termoelettrico è caratterizzato da bassa resistività elettrica, bassa conducibilità termica e un alto coefficiente Seebeck (S), al fine di massimizzare il fattore di merito ZT = S2T/per raggiungere un valore vicino a 1. Storicamente, i migliori materiali termoelettrici sono semiconduttori a scarto basso come Bi2Te3, PbTe, SiGe, con ZT vicino a 1 per T~300K o T molto alto (~1000ºC per SiGe). Questi materiali sono efficaci, ma presentano problemi di tossicità o stabilità termica sotto aria. Inoltre, la tellure è un elemento molto raro, che non può essere utilizzato per applicazioni su larga scala. La ricerca di nuovi materiali termoelettrici è cresciuta notevolmente a partire dagli anni'90, a seguito della pubblicazione di vari articoli che prevedono forti aumenti in S nei materiali nanostrutturati, o deboli in strutture cristalline complesse. È stato inoltre suggerito che la presenza di forti correlazioni elettroniche potrebbe aumentare la S attraverso una modifica della struttura della banda. Nel 1997, I. Terasaki ha dimostrato che era effettivamente possibile ottenere valori molto elevati di S, vicini a quelli di un semiconduttore, in un ossido metallico NaxCoO2 con forti correlazioni elettroniche. Poiché gli ossidi erano relativamente resistenti, non erano mai stati presi in considerazione per la termoelettricità fino ad allora. Gli ossidi sono costituiti da elementi abbondanti e atossici e possono essere molto stabili ad alta temperatura e sotto l'aria, il che favorisce l'uso di questi materiali per applicazioni di recupero energetico a temperature molto elevate. Questo articolo fondatore è stato citato 1600 volte dal 1997, e ha veramente aperto un nuovo ed estremamente promettente percorso di ricerca sugli ossidi termoelettrici a livello internazionale. Le collaborazioni tra il laboratorio CRISMAT e I. Terasaki si sono finora svolte attraverso scambi di medici e dottorandi. L'obiettivo di questa presidenza è ora quello di rafforzare le precedenti collaborazioni beneficiando di una presenza a lungo termine di I. Terasaki in laboratorio. Ichiro Terasaki è un esperto di proprietà magneto-trasporto negli ossidi, alla ricerca di proprietà originali derivate dall'effetto Seebeck (come fotoSeebeck'). In collaborazione con i fisici e chimici di CRISMAT, sarà in grado di sviluppare nuove linee di ricerca all'interno del laboratorio, al fine di comprendere meglio la fisica di questi materiali termoelettrici, e quindi determinare i parametri rilevanti per la loro ottimizzazione.
