由 Kris Bertness 领导的 NIST 研究团队正在探索一种新颖的热电转换方法，并为此开发了一种设备。一旦这项技术完善，它将把热量转化为电能，否则这些电能就会被浪费掉。这项研究基于德国物理学家 Thomas Seebeck 的发现。该团队还将 Mahmoud Hussein 的发现纳入了他的热电转换研究中。
美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员设计了一种新型装置，如果一切顺利，就能成功地将热能转化为电能。这项技术有望回收美国每年浪费的大量热能，据估计，这些热能每年浪费的金额高达约 100 亿美元。
美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的研究员克里斯·伯特尼斯 (Kris Bertness ) 和她的团队开发了这项技术。该技术首先在硅晶片上沉积数千个微小的氮化镓柱。然后，将晶片背面的硅逐层剥离，直至只剩下一层薄薄的硅片。由于氮化镓柱与硅片之间的相互作用会减缓材料中的热传递，因此可以将更多的热量转化为电流。
一旦制造工艺得到发展，硅片就可能被包裹在蒸汽或排气管上，将热量转化为电能，为附近的设备供电或输送到电网。冷却计算机芯片将是另一个可能的潜在用途。
德国物理学家托马斯·塞贝克最早注意到一种奇特的现象，这成为美国国家标准与技术研究院（NIST）和科罗拉多大学联合研究的基础。19世纪20年代初，塞贝克开始研究一个由两根成分不同的金属丝两端连接的环路。他发现，当连接两根金属丝的接头温度变化时，附近的指南针指针会发生偏转。
其他研究人员发现，两区域之间的温差会产生电压，进而产生电流，导致指南针偏转。电流产生的磁场使指南针的指针重新指向目标。
塞贝克效应理论上可以将热能转化为电能，这可能是回收利用原本会被浪费的热能的最佳方法。但其中存在一个重大障碍。
为了保持温差，材料应具有低热导率和高电导率，以产生大量电能。然而，大多数材料既具有电导率又具有热导率；电导体不良，热导率也不良，反之亦然。
科罗拉多大学的马哈茂德·侯赛因在研究热电转换物理学时发现，这些特性可以在覆盖着纳米柱的薄膜中分离出来——这些纳米柱是垂直排列的材料柱，长度不超过几百万分之一米，大约只有人类头发丝的十分之一粗细。他的发现启发了团队和伯特尼斯继续研究这项技术。
借助纳米柱，伯特尼斯、侯赛因及其同事成功地将硅片的导热性和导电性解耦。这是迄今为止任何材料首次实现这一目标，也是实现高效热能到电能转换的重要一步。
在不影响电导率和不改变塞贝克效应的情况下，研究人员成功将硅片的热导率降低了 21%。
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在硅和其他材料中，原子被键结合在一起，无法自由移动来传导热量。因此，热能的移动表现为移动的声子，即集体原子的振动。硅片和氮化镓纳米柱都携带声子；然而，纳米柱内的声子是驻波，两端被微小柱壁固定住。
声子与振动之间的这种相互作用会减缓声子的传播速度，从而阻碍热量在材料中的传递。结果，导热系数降低，两端温差增大。在此过程中，硅片的电导率保持不变。
目前，该团队正在研究纯硅结构，并采用更好的热电热回收几何结构。他们希望展示出将热量转化为电能的高效率。转换率确保该技术在行业中具有经济可行性。
