産業技術総合研究所の後藤陽介主任研究員と李哲虎首席研究員、島根大学の臼井秀知助教らは、温度差と垂直方向に起電力が生じる熱電材料を開発した。物質中で電子は全方向に移動し、正孔は一方向にのみ動く。マイナスとプラスで動く方向が異なるため熱流と電流が直交する。劣化しにくい熱電システムになる可能性がある。

マグネシウムとアンチモンの化合物、マグネシウムとビスマスの化合物の単結晶を作製した。試料を計測すると、熱電変換の性能を表すゼーベック係数が結晶の方向によって反転した。第一原理計算で検証すると、電子と正孔で移動方向が異なっていた。

新材料は温度差と垂直方向に電流が流れる。従来材料は温度差と同じ方向に電流が流れるため高温側と低温側に熱電材料を挟むように電極を配置する必要がある。すると高温によって電極と熱電材料が劣化する課題があった。

新材料は劣化しにくい熱電システムになる可能性がある。今後、類縁化合物を探索して性能を高める。廃熱を電力に変換し、エネルギーの利用効率を向上させる。