Nano-aimants en matrice pour la thermoélectricité – ENATHER

Les matériaux thermoélectriques (TE) sont très étudiés, pour des applications de conversion d’énergie ou de réfrigération. De nombreuses voies ont été explorées pour augmenter le paramètre de performance zT et la nanostructuration est une stratégie permettant de manipuler en énergie les électrons et les phonons. Ici, nous souhaitons mener une étude fondamentale sur l’effet de nano-inclusions magnétiques (agissant comme « défauts » nanométriques, avec degré de liberté magnétique) sur le transport électronique et thermique. Ceci est motivé en particulier par une étude récente qui a montré une amélioration étonnante de zT (de 1.2 à 1.8) dans du Ba0.3In0.3Co4Sb12 avec différentes concentrations en nanoparticules de cobalt. L’information particulièrement attractive est l’éventuelle possibilité de modifier le transport électronique et thermique d’une matrice TE en jouant sur la configuration magnétique de nano-inclusions. Ces résultats ont été suivis de nombreuses études expérimentales, sur des systèmes variés combinant une matrice TE (semi-conductrice ou métallique) et des nanoparticules magnétiques. Bien qu’une augmentation de zT grâce à de telles inclusions ait été rapportée dans différents matériaux, la compréhension des phénomènes physiques en jeu reste partielle, ce qui freine la conception rationnelle de nano-composites TE efficaces.
Le but de ce projet est d’étudier l’influence de nanoparticules magnétiques sur les propriétés TE de systèmes nano-composites. Cette approche originale peut offrir de nouvelles façons de les ajuster par un champ magnétique externe. Pour mieux comprendre les mécanismes physiques, notre équipe dispose d’expertises complémentaires (nano-magnétisme et propriétés thermiques/électroniques), ainsi que des infrastructures permettant de suivre une méthodologie innovante, où chaque paramètre sera précisément contrôlé (systèmes modèles de particules –Co ou CoPt– triées en taille, noyées dans une matrice Si/Ge avec une concentration ajustable).