El escurridizo β-Zn8Sb7: Un nuevo antimónido de zinc termoeléctrico

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química del estado sólido
• La cristalografía

Sus antecedentes:

• Las predicciones teóricas sugirieron que Zn8Sb7 posee excelentes propiedades termoeléctricas.
• Los esfuerzos experimentales anteriores se limitaron a las formas de nanopartículas, lo que dificultaba las aplicaciones a granel.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar una fase metastable a granel de Zn8Sb7.
• Para evaluar las propiedades termoeléctricas de la recién descubierta fase beta-Zn8Sb7.

Principales métodos:

• Recocido en estado sólido a alta temperatura seguido de enfriamiento.
• Difracción de rayos X de un solo cristal para el análisis estructural.
• Calorimetría de barrido diferencial para las propiedades térmicas.
• Medición del coeficiente de Seebeck y de la conductividad térmica.

Principales resultados:

• Se sintetizó con éxito un nuevo compuesto metastable, beta-Zn8Sb7, en forma policristalina a granel.
• La difracción de rayos X de un solo cristal reveló una nueva estructura ortorróbica no centrosimétrica (grupo espacial Pmn21).
• Beta-Zn8Sb7 exhibe un comportamiento semiconductor de tipo p con una alta potencia térmica de Seebeck y una baja conductividad térmica.
• Se logró una prometedora cifra de mérito termoeléctrico (zT) de 0,33 a 400 K.

Conclusiones:

• El descubrimiento de beta-Zn8Sb7 a granel supera las limitaciones anteriores de las formas de nanopartículas.
• La compleja estructura cristalina contribuye a propiedades termoeléctricas favorables.
• Beta-Zn8Sb7 representa un nuevo material competitivo para aplicaciones termoeléctricas, comparable a los antimónidos de zinc binarios existentes.