Ученые синтезировали термоэлектрические пленки из производных фуллерена, содержащих различное количество допанта, обеспечивающего проводимость n-типа, и боковых групп из триэтиленгликоля, способствующих упорядочиванию молекул. Эффективность преобразования тепла в электричество нового материала достигала значения 0,34 при 120 градусах Цельсия.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Термоэлектрические материалы используют для преобразования лишней тепловой энергии в электричество, а также для передачи или отвода тепла. Свойство превращать тепловую энергию в электричество и наоборот оценивают по термоэлектрической добротности, которая зависит от его коэффициента Зеебека, электропроводности, температуры и теплопроводности. Идеальный термоэлектрик должен соответствовать концепции «фононное стекло — электронный кристалл»: вещества должны проводить электричество так же хорошо, как кристаллический проводник, а тепло — плохо, как стекло.

Пока такого материала нет, однако ученые пытаются достичь цели путем создания наноструктур из неорганических кристаллов, снижая таким образом теплопроводность. Такие структуры обычно хрупкие и содержат либо токсичные, либо редкие элементы, что делает невозможным их использование в областях техники вроде носимых или портативных гаджетов.

Термоэлектрики из органических веществ получаются плохие, хоть их и легче синтезировать, а также у них есть свойства «фононных стекол» за счет слабых ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Однако их молекулярная структура обычно не упорядочена настолько, чтобы быть сходной с «электронными кристаллами».

Фуллерен С₆₀ за счет своей жесткой структуры плохо проводит тепло, а при модификации его структуры боковыми группами, проводящими электроны, и алкильными радикалами, еще более снижающими теплопроводность, может стать и хорошим термоэлектриком.