Miniaturní kvantové tepelné stroje by měly vyrábět elektřinu z odpadního tepla při provozu elektroniky i elektroniku chladit.
Stroje a elektronická zařízení bývají zdrojem velkého množství odpadního tepla. Jeho využití je ale obtížné. Existují sice termoelektrické generátory, které vyrábějí elektřinu využitím rozdílů teploty, ale jejich účinnost a produkce bývá nízká. Výroba většího množství elektřiny tímto způsobem vyžaduje materiály, které mají zároveň vysokou elektrickou vodivost a nízkou tepelnou vodivost. Tyto dvě vlastnosti se přitom obvykle navzájem vylučují.
V poslední době se vědci snaží k tomuto účelu využít kvantové jevy. Jako velmi slibné se ukazují například kvantové tečky, které fungují jako vysoce selektivní filtry energie a výrazně zvyšují účinnost přeměny tepla na elektřinu. Problém je v tom, že kvantové tepelné stroje obvykle vyžadují chlazení na teploty blízké absolutní nule, což je velmi nepraktické pro použití v každodenním životě.
Odborníci švýcarských laboratoří EMPA (Eidgenössische Materialprüfungs und Forschungsanstalt) tento problém řeší pomocí grafenových nanoproužků a stavějí kvantový tepelný stroj, který funguje při pokojové teplotě. Mickael L. Perrin a jeho kolegové vyvinuli grafenové nanoproužky, které se chovají jako kvantové tečky, a přitom jsou stabilní při teplotách kolem −123 °C. Tyto nanoproužky by se měly stát základem zmíněného kvantového tepelného stroje pro pokojovou teplotu.
Pokud vše půjde podle plánu, měl by Perrin s kolegy v příštích letech vytvořit miniaturní kvantový tepelný motor na čipu. Ten by přitom obrácením funkčního principu měl být schopen elektroniku chladit a odpadní teplo měnit zpět na elektrickou energii.
Se svými dvěma výzkumnými granty se Perrin v příštích několika měsících stane odborným asistentem na katedře informačních technologií a elektrotechniky na ETH Zurich. V příštích letech bude pokračovat ve své výzkumné práci v laboratořích EMPA, kde je k dispozici nejmodernější zařízení pro termoelektrickou charakterizaci kvantových tepelných motorů.