无需从热源吸收能量的热电效应

我们分析了一个量子点器件与一个热电器件耦合到两个电子库，以及两个热库——一热一冷——的功率输出。该器件是传统热电偶热机的纳米尺度类比，其中被加热的活跃区不可避免地也与其冷环境交换热量。量子点与热库之间的热交换被视为对局域能级中电子涨落的容性耦合，建模为两个附加量子点。所得的多量子点设置使用主方程方法描述。我们观察到一种“奇异”的功率产生，即使从热库吸收的热量为零（换言之，来自热库的热量全部逸散到冷环境中）时仍保持有限。这一效应可通过非局域效应理解：从热源到冷环境的热流通过一种我们称之为库仑热拖曳（Coulomb heat drag）的机制产生功率。它依赖于量子点系统中没有弛豫，因此其内的电子具有非热能量分布。更形象地说，我们发现热力学第一定律（热功转换）与热力学第二定律（熵产生）的空间分离。我们给出了这种情况：该非热系统能产生比任何传统宏观热电偶（具有局域热化）更多的功率，即使后者以卡诺效率工作。