हालिया शोध ने क्वांटम-डॉट ऊष्मा इंजनों में महत्वपूर्ण प्रगति का खुलासा किया है, जो पारंपरिक तापीय-आधारित प्रणालियों की तुलना में बेहतर विद्युत रूपांतरण दक्षता प्रदान करते हैं। वैज्ञानिकों ने एक क्वांटम पॉइंट कॉन्टैक्ट ट्रांजिस्टर में ऊष्मा को गैर-तापीय अवस्था में पेश करके उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को क्वांटम-डॉट ऊष्मा इंजन तक पहुँचाने में सफलता प्राप्त की है। यह नवीन इंजन क्वांटम प्रभावों का उपयोग करके ऊष्मा को बिजली में परिवर्तित करता है, जिससे पारंपरिक विधियों की तुलना में अधिक दक्षता प्राप्त होती है।
इस दृष्टिकोण में, गैर-तापीय टॉमोनगा-लुटिंगर तरल पदार्थ का उपयोग किया जाता है, जो एक विशेष प्रकार की एक-आयामी इलेक्ट्रॉन प्रणाली है और अपने क्वांटम स्वभाव के कारण ऊष्मीय नहीं होती है। यह ऊष्मा को परिवर्तित करने की क्षमता को बढ़ाता है, जिससे पारंपरिक प्रणालियों की तुलना में अधिक कुशल ऊर्जा संचयन संभव होता है। अनुसंधान दल ने गैर-तापीय इलेक्ट्रॉन वितरण का अनुकरण करने के लिए एक बाइनरी फर्मी मॉडल का उपयोग किया। उनके निष्कर्ष बताते हैं कि यह विधि कार्नोट और कर्ज़ोन-एहलबॉर्न दोनों दक्षता सीमाओं को पार करती है, जो पारंपरिक इंजनों के लिए शिखर शक्ति पर अधिकतम दक्षता का प्रतिनिधित्व करती हैं। यह क्वांटम-आधारित तकनीक की नवीन प्रकृति को दर्शाता है। क्वांटम-डॉट ऊष्मा इंजन के प्रायोगिक कार्यान्वयन ने अधिकतम शक्ति पर कर्ज़ोन-एहलबॉर्न सीमा के करीब दक्षता और कार्नोट दक्षता के 70% से अधिक दक्षता का प्रदर्शन किया, जो उच्च-दक्षता वाले ऊष्मा इंजनों में क्वांटम डॉट्स के उपयोग की पहली पुष्टि है।
क्वांटम डॉट्स (क्यूडी) को लगभग दो दशकों से नैनोस्केल ऊर्जा हार्वेस्टर्स में उपयोग की संभावना के लिए सैद्धांतिक रूप से जांचा जा रहा है, जो ऊष्मा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। ये सफलताएँ कम-शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक्स और क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए एक नए युग की शुरुआत करती हैं। अपशिष्ट ऊष्मा को सीधे प्रयोग करने योग्य ऊर्जा में पुनर्चक्रित करने की क्षमता इन क्षेत्रों के लिए महत्वपूर्ण क्षमता प्रदान करती है।
आगे के अध्ययनों ने ऊष्मीय दक्षता सीमाओं के करीब काम करने वाले कण-विनिमय ऊष्मा इंजनों का प्रदर्शन किया है, जिसमें एक कार्नोट दक्षता का 70% से अधिक पार कर गया है, जबकि शक्ति उत्पादन बनाए रखा गया है। एक अन्य जांच में सूक्ष्म ऊष्मा इंजनों के क्वांटम कार्नोट चक्रों का पता चला है कि दक्षता जलाशय ऊष्मा क्षमता और कार्यशील पदार्थ से प्रभावित होती है। यह शोध अतिरिक्त क्वांटम संसाधनों के बिना मानक कार्नोट सीमाओं को पार करने की संभावना का सुझाव देता है। इन क्यूडी-आधारित इंजनों के लिए प्रायोगिक नियंत्रण हाल ही में प्राप्त हुआ है, जिससे सैद्धांतिक भविष्यवाणियों का सत्यापन संभव हो गया है। इन सामूहिक प्रगति में क्वांटम-डॉट ऊष्मा इंजन अधिक कुशल ऊर्जा रूपांतरण प्रौद्योगिकियों की ओर एक महत्वपूर्ण कदम का प्रतिनिधित्व करते हैं।