با به دام انداختن اتم‌ها در یک گیرکریپتون (Clathrate)، دانشمندان دانشگاه فناوری وین ماده‌ای را تولید کرده‌اند که دارای ویژگی‌های ترموالکتریک بی‌نهایت قوی است و می‌توان از آن برای تبدیل حرارت اتلافی به الکتریسیته استفاده کرد.

گیرکریپتون‌ها کاتالیزورهایی با قفس‌های ریزی هستند که اتم‌های منفرد می‌توانند در این قفس‌ها به دام بیفتند.

زمانی که ماشین‌ها داغ می‌شوند انرژی زیادی تلف می‌شود و این سامانه‌ها به صورت غیرضروری محیطشان را گرم می‌کنند.

در این میان، مقداری از انرژی گرمایی می‌تواند با استفاده از مواد ترموالکتریکی برداشت شود.

این مواد زمانی که برای پل‌زنی سطوح داغ و سرد به کار می‌روند، می‌توانند جریان الکریسیته خلق کنند.

در دانشگاه وین، هم‌اکنون دانشمندان قادرند گروه جدید و بسیار کارآمدی از مواد ترموالکتریک را تولید کنند.

ساختارهای بسیار ویژه بلورین ماده جدید دارای قفس‌های بی‌شمار ریزی در درون بلورها هستند که اتم‌های سریم در درون آن‌ها به دام افتاده‌اند.

این اتم‌های مغناطیسی به‌دام افتاده، به طور مداوم قفس‌هایشان را تکان می‌دهند و این موضوع احتمالا مسئول ویژگی‌های مطلوب و استثنایی ماده جدید است.

«گیرکریپتون‌ها» اصطلاحی برای بلورهاست که در آن‌ها اتم‌های میزبان در فضاهای قفس‌مانند گرفتار شده‌اند و این گیرکریپتون‌ها ویژگی‌های حرارتی قابل‌توجهی را از خود بروز می‌دهند.

رفتار دقیق ماده تولیدشده به تعامل بین اتم‌های به دام‌افتاده و قفس پیرامون آن‌ها بستگی دارد.

دانشمندان هنگام به دام‌انداختن اتم‌های سریم به ایده جدید دست یافتند، زیرا ویژگی‌های مغناطیسی آن‌ها نوید انواع بسیار جالبی از تعاملات را می‌داد.

برای مدت طولانی این عمل غیرممکن بود و تمامی تلاش‌های پیشین برای واردکردن اتم‌های مغناطیسی همچون فلز نایاب بر روی زمین به درون سازه‌های گیرکریپتون ناکام مانده بود.

با کمک تکنیک رشد بلور پیشرفته در یک سامانه خاص، پروفسور «اندری پروکوویف» موفق به خلق گیپوکریپتون‌های ساخته‌شده از باریم، سیلیکون، طلا و اتم‌های منفرد شد.

ویژگی‌های ترموالکتریکی زمانی که این ماده سطحی سرد را به سطحی گرم متصل می‌کند، عمل می‌کنند.

حرکت حرارتی الکترون‌ها در درون ماده ابداعی به دما بستگی دارد. بر روی بخش داغ، حرکت گرمایی بیشتری در مقایسه با طرف سرد وجود دارد، بنابراین، الکترون‌ها به سمت ناحیه سردتر منتشر می‌شوند و یک ولتاژ بین دو طرف ماده ترموالکتریکی ایجاد می‌شود.

آزمایشات نشان می‌دهد که اتم‌های قدرت حرارتی ماده را تا 50 درصد افزایش می‌دهد و ولتاژ بالاتری را می‌توان بدست آورد.

افزون بر این، رسانایی حرارتی گیپوکریپتون‌ها بسیار پایین است و این موضوع بسیار مهم است، زیرا در غیر این صورت، دماها در هر یک از طرفین گرم و سرد به تعادل می‌رسیدند و هیچ ولتاژی باقی نمی‌ماند.

دلیل ویژگی‌های بسیار کارای ماده جدید به نوع خاص ارتباط الکترون-الکترون (اثر Kondo) متکی است.

الکترون‌های اتم سریم از لحاظ مکانیک کوانتومی به اتم‌های بلور متصل هستند.

در واقع، اثر Kondo در فیزیک دمای پایین و تقریبا نزدیک به دمای صفر مطلق به کار می‌رود. اما با کمال تعجب، این ارتباطات مکانیک کوانتومی نیز نقش مهمی را در مواد جدید گیپوکریپتون ایفا می‌کند و حتی در دماهای صدها درجه سانتی‌گراد به چشم می‌خورند.

تکان‌خوردن اتم‌های به دام افتاده سریم با افزایش دما قوی‌تر می‌شود و این تکان‌ها اثر Kondo را در دماهای بالای تثبیت می‌کند.

تیم تحقیقاتی دانشگاه وین هم‌اکنون در تلاش برای دستیابی به این اثر با انواع دیگر گیپوکریپتون‌ها هستند.

به منظور جذاب‌کردن ماده ارائه‌شده از لحاظ تجاری، طلای گران احتمالا با فلزات دیگر مانند مس جایگزین می‌شود. به جای سریم، یک ترکیب ارزان‌تر از عناصر نایاب بر روی زمین می‌تواند به کار رود.

امیدهای زیادی وجود دارد که چنین گیپوکریپتون‌هایی را می‌توان از لحاظ فناوری در آینده برای تبدیل حرارت اتلافی صنعتی به انرژی الکتریکی ارزشمند تبدیل کرد.