Hvordan kan vi utnytte spillvarme – den varmen som går tapt fra motorer, fabrikker og elektronikk – til å produsere strøm? Øven A. Grimenes ved NMBU har forsket på materialer som kan gjøre dette. Han har funnet nye sammenhenger som kan bidra til mer effektiv energihøsting i fremtiden.
I sitt doktorgradsarbeid ved NMBU har Grimenes studert såkalte termoelektriske materialer. Det er en type halvledere som kan konvertere varme direkte til elektrisitet, helt uten bevegelige deler. Slike materialer brukes allerede i romfart og avansert teknologi, og har stort potensial for bærekraftig energigjenvinning.
Ved hjelp av avanserte datamodeller har Grimenes undersøkt tusenvis av materialer for å finne de mest lovende kandidatene. Gjennom atomistiske simuleringer har han studert materialene helt ned på atomnivå. To av dem, CsK₂Sb og Na₂TlSb, viste seg å ha spesielt gode egenskaper. Disse materialene har en uvanlig elektronstruktur som gjør at elektroner beveger seg mer effektivt. Denne egenskapen er avgjørende for å kunne produsere strøm fra varme.
– Vi fant at materialer med det vi kaller "delokaliserte Fermiflater" gir mindre elektronspredning, og dermed bedre transportegenskaper. Det betyr at elektronene lettere kan bevege seg gjennom materialet, noe som er viktig for at de skal prestere bra, forklarer Grimenes.
I tillegg til å identifisere lovende materialer, har doktorgradsarbeidet bidratt med ny forståelse av hvordan ulike materialegenskaper påvirker elektronspredning. Dette er en faktor som lenge har vært vanskelig å beregne nøyaktig. Innsikten kan brukes til å designe bedre termoelektriske materialer. Den kan også brukes innen andre halvlederteknologier, som i transistorer og solceller.
Øven A. Grimenes forsvarer sin doktorgradsavhandling "Spredningsavhengig elektrontransport i termoelektriske materialer med komplekse båndstrukturer" mandag 17. november 2025. Se disputasoppslaget her.