論文の概要: Potential barriers are nearly-ideal quantum thermoelectrics at finite power output

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.14977v1
• Date: Sun, 20 Jul 2025 14:19:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-22 20:51:32.148062
• Title: Potential barriers are nearly-ideal quantum thermoelectrics at finite power output
• Title（参考訳）: ポテンシャル障壁は有限出力における準理想量子熱電率である
• Authors: Chaimae Chrirou, Abderrahim El Allati, Robert S Whitney,
• Abstract要約: 量子熱力学(Quantum thermodynamics)は、有限の出力で最大限の効率で理想的な量子熱電力を定義する。 ここでは、(i)有限重ポテンシャル障壁または量子点接触、(ii)二重バリア構造または単一レベル量子ドットの2つの実験で定期的に実装される熱電体について考察する。 熱電式熱エンジンや冷凍機として使用される場合、任意の出力に対して熱力学効率を最適化する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Quantum thermodynamics defines the ideal quantum thermoelectric, with maximum possible efficiency at finite power output. However, such an ideal thermoelectric is challenging to implement experimentally. Instead, here we consider two types of thermoelectrics regularly implemented in experiments: (i) finite-height potential barriers or quantum point contacts, and (ii) double-barrier structures or single-level quantum dots. We model them with Landauer scattering theory as (i) step transmissions and (ii) Lorentzian transmissions. We optimize their thermodynamic efficiency for any given power output, when they are used as thermoelectric heat-engines or refrigerators. The Lorentzian's efficiency is excellent at vanishing power, but we find that it is poor at the finite powers of practical interest. In contrast, the step transmission is remarkably close to ideal efficiency (typically within 15%) at all power outputs. The step transmission is also close to ideal in the presence of phonons and other heat-leaks, for which the Lorentzian performs very poorly. Thus, a simple nanoscale thermoelectric - made with a potential barrier or quantum point contact - is almost as efficient as an ideal thermoelectric.
• Abstract（参考訳）: 量子熱力学(Quantum thermodynamics)は、有限の出力で最大限の効率で理想的な量子熱電力を定義する。 しかし、このような理想的な熱電効果は実験的に実装することが困難である。 ここでは、実験で定期的に実施される2種類の熱電体について考察する。 一 有限重ポテンシャル障壁又は量子点接触 (ii)二重バリア構造または単一レベルの量子ドット。 ランダウアー散乱理論でモデル化する。 (i)ステップ送信 (II)ローレンツ送信機 熱電式熱エンジンや冷凍機として使用される場合、任意の出力に対して熱力学効率を最適化する。 ローレンツの効率は消える力には優れるが、実用的関心の有限の力には劣っていることが分かる。 対照的に、ステップ伝達は、すべての出力において理想的な効率(典型的には15%以内)に著しく近い。 ステップ伝達はフォノンや他の熱漏れの存在下でも理想的であり、ローレンツアンは非常に不活性である。 このように、ポテンシャルバリアや量子点接触を備えた単純なナノスケール熱電体は、理想的な熱電体と同じくらい効率が良い。

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