机器和电子设备通常会产生难以利用的废热。如果可以从这种废热中发电，它将为清洁和可持续的电力生产提供一种手段。这种技术将非常适合低功率电子应用，例如可穿戴设备或低成本的物联网设备。这包括例如可穿戴（医疗）设备和传感器，在医疗保健和体育行业、智能建筑和移动应用中具有广泛的应用。

热电发电机，即利用温差发电的机器，已经存在，但它们的转换效率普遍较低，仅产生很少的电力。产生更多的电力需要同时具有高导电性和低导热性的材料。然而，这两个要求通常是相互排斥的。

Mickael L. Perrin 在他位于 Empa 的实验室中。在这里，他将着手创建一个使用石墨烯纳米带在室温下运行的量子热引擎。学分：Empa

量子点作为解决方案

在过去的几年里，世界各地的几个研究小组已经表明，利用量子效应可以大大增强热电转换。例如，通过使用作为高选择性能量过滤器的量子点，据报道转换效率大幅提高，有些甚至接近热力学定律设定的一些限制。问题：量子机器，也称为量子热机，必须冷却到比绝对零高几度的温度——所以这样的东西在日常生活中几乎没有用处。

Empa 的研究人员或许能够克服这个问题，并制造出一种在室温下运行的量子热机。由 Michel Calame 领导的 Empa 纳米级运输实验室的研究员 Mickael L. Perrin 提出了使用石墨烯纳米带的想法，这是 Empa 的专长。第一个石墨烯纳米带是由 Empa 的另一个研究小组合成的：Roman Fasel 和他在 Empa 的 Nanotech@Surfaces 实验室的同事。几年来，Empa 的研究人员一直在研究不同的方法来用这种纳米带制造电子设备。

使用石墨烯纳米带在室温下操作

Mickael L. Perrin 以前能够使石墨烯纳米带表现得像量子点，其中一些在 -123 摄氏度的温度下保持稳定，即在比以前用于热电转换的量子点高得多的温度下。现在的目标是将这种石墨烯纳米带集成到量子热机中，并使其在室温下工作。由于纳米带只有几纳米大小，因此与它们接触需要开发特殊的制造技术，这将在位于 Rüschlikon 的 IBM 研究中心的 Binnig 和 Rohrer 纳米技术中心实施。此外，需要定制设计的测量系统来表征能量转换效率。

如果一切按计划进行，Perrin 可能会在未来几年内在芯片上创建一个微型热机。它不仅可以利用余热发电，而且反过来，通过颠倒工作原理，它将适用于高效冷却。