Introduction
Thermoélectricité : le renouveau grâce aux nanotechnologies

On sépare classiquement les phénomènes couplés thermoélectriques en deux domaines, suivant qu'ils se passent entièrement dans la matière ou comportent une barrière de vide.

Dans le premier cas, il s'agit de la thermoélectricité tandis que dans le second on parle plutôt d'émission thermoélectronique (voire parfois, à tort, d'émission thermo-ionique). Nous allons voir qu'en fait les processus physiques mis en jeu sont très proches et qu'on peut même faire appel aux deux dans un système.

Les effets thermoélectriques furent découverts il y a très longtemps ; en 1821, le physicien prussien Seebeck remarqua qu'une aiguille aimantée était déviée lorsqu'elle était placée à proximité d'un circuit formé de deux conducteurs différents dont les jonctions n'étaient pas à la même température (figure 1).

Il avait découvert l'effet qui porte son nom et en donna bien sûr, vues les connaissances de l'époque, une explication erronée. Cependant, il avait réalisé le premier générateur thermoélectrique et au vu des recherches très systématiques qu'il fit sur les matériaux aurait pu obtenir un rendement de 3 %, c'est-à-dire autant que les machines à vapeur de l'époque ! En 1834, l'horloger français Peltier découvrit l'effet qui porte son nom : dans le même circuit, branché aux bornes d'un générateur, une des soudures chauffe tandis que l'autre refroidit (figure 2).

Il avait réalisé la première pompe à chaleur thermoélectrique. Bien entendu, lui aussi expliqua le phénomène de façon erronée et il fallut attendre Lord Kelvin pour avoir l'explication phénoménologique correcte de ces phénomènes (et de quelques autres associés) .

L'émission thermoélectronique fut aussi découverte il y a fort longtemps, en 1884, par un ingénieur génial, l'américain Edison : il scella une plaque métallique dans une de ses premières lampes à incandescence et constata que, dans l'ampoule sous vide, un courant...