Enn Velmre kogutud materjalide põhjal Karin Härmat

Thomas Johann Seebeck sündis jõuka kaupmehe perre. 1788. aastal lõpetas ta Linna Keiserliku Gümnaasiumi, praeguse Gustav Adolfi Gümnaasiumi. Peagi siirdus noormees Saksamaale arstiteadust õppima, esialgu Berliini ja siis Göttingeni, kus ta 1792. aastal sooritas arstiteaduse ja praktilise kirurgia lõpueksamid väga heade tulemustega, kuid dissertatsiooni koostama ei asunud. Ta läks Bayreuthi, abiellus ja otsustas seal eraõpetlasena füüsika ja keemiaga tegelema hakata. Arstipraksisega ta end ei sidunud, sest esialgu võimaldas äraelamist isalt päritud varandus ja äritegevus.

1802. aastal promoveeriti Seebeck meditsiinidoktoriks ning ta kolis koos naise Julia ja viie tütrega Jenasse, kus jätkas endiselt eraõpetlasena. Tema hilisemale tähelepanuväärsele teadlasekarjäärile pani aluse tihe koostöö Johann Wolfgang Goethega, kes kirjandusliku loomingu kõrval pühendas väga palju aega loodusteaduslikele uuringutele, peamiselt optika ja värviteooria vallas.

Teaduse ajalukku on ta läinud eeskätt ühe termoelektrilise nähtuse, nn Seebecki efekti avastajana (1821). See efekt väljendub kahest eri metallist või pooljuhist koostatud vooluringis tekkivas elektrivoolus, kui materjalide liitekohtade temperatuurid on erinevad. Kuna Seebeck täheldas oma katseseadmes just magnetnõela hälbimist metallide kuumutamisel, hakkas ta nähtust nimetama termomagnetismiks. Adekvaatse seletuse uudsele nähtusele andis Kopenhaageni professor Hans Christian Oerested, kes pidas magnetnõela hälbe põhjustajaks kontuuris tekkivat elektrivoolu ja hakkas efekti ennast termoelektriliseks nimetama.

Lihtsaimat termoelementi ehk termopaari saab kasutada tajurina suhteliselt inertsivabades ja täpsetes termomeetrites, mis võivad talitleda temperatuurivahemikus -270 kuni +2300 °C. Paljudest termopaaridest koostatud termopatareisid võib kasutada termoelektri generaatorites, näiteks radioaktiivsete isotoopide lagunemisel vabaneva soojuse vahetuks muundamiseks elektrienergiaks.

Niisugused vooluallikad on 1960. aastatest peale olnud kasutusel näiteks kosmosesondides, kui nende päikesepatareid liigsuure kauguse tõttu Päikesest ei suuda enam piisavalt elektrienergiat toota. Tänapäeval rakendatakse Seebecki avastust pooljuhtelektroonikas, termoandurite ja -generaatorite valmistamisel ning samuti materjalifüüsikas. Seebecki tähtsust tänapäeva tehnikamaailma energeetilistele lahendustele on raske üle hinnata, seda eriti mikro- ja nanoelektroonikas.

Seni hiilgavaim Seebecki efekti rakendus seisneb selles, et kaks USA Voyager-sondi, mis tänaseks on lennanud tähtedevahelisse ruumi, kaugele väljapoole meie Päikesesüsteemi, on siiani suutelised raadioisotoop-termoelektrigeneraatoritelt (RTG) elektrit kasutades funktsioneerima ja Maale andmeid saatma. Voyager 1, mis startis 20. augustil 1977, on 2020. aasta jaanuari lõpu seisuga olnud teel ligi 42 aastat ja viis kuud ning jõudnud Maast ligikaudu 22 miljardi km kaugusele, kust raadiosignaalil kulub Maale jõudmiseks üle 20 ja poole tunni. Sondi pardasüsteeme toidab „Seebecki elektriga“ kolm RTG-d ning see täidab endiselt Maalt antavaid käsklusi ja jätkab mõõteandmete edastamist, tõsi, juba oluliselt lühendatud programmi järgi, et kahanevaid energiaressursse säästa. Voyager 1 peaks töötama umbes 2025. aastani, mil reaktorite radioaktiivne kütus ammendub ja need pikkamööda jahtuvad.

Vähem teatakse, et T.J Seebeck on ka fotoelastsuse esmaavastaja (1813). Piesooptiline efekt ehk fotoelastsus avaldub siis, kui mõni amorfne läbipaistev aine (klaas, polümeer) muutub mehaaniliste pingete mõjul kaksikmurdvaks. Kui niisugusest materjalist katsekeha polariseeritud valgusega läbi valgustada, tekib selle sisemist pingejaotust iseloomustav interferentspilt ehk entoptiline kujund, nagu Seebeck seda oma filosoofist sõbra Hegeli ettepanekul nimetama hakkas.

See pilt on üheselt seotud pingejaotusega deformeeritud katsekehas. Nii saabki näiteks läbipaistvast plastist mudeli abil uurida tegelikus konstruktsioonis või detailis esinevaid mehaanilisi pingeid. Samuti on fotoelastsusmeetod laialt kasutusel klaastoodetes jääkpingete avastamiseks, mis on oluline nende kvaliteedi tagamisel. Paar aastat hiljem avastas Seebeckist sõltumatult sama nähtuse inglane David Brewster. Prantsuse Teaduste Akadeemia tunnustas mõlemat avastajat ning jagas oma 1816. aasta füüsikapreemia võrdselt kahe teadlase vahel. Sellel rahvusvahelisel tunnustusel oli määrav tähtsus Seebecki valimisel Preisi Teaduste Akadeemia liikmeks.

Akadeemik Thomas Johann Seebecki 1820. aastatel avaldatud „termomagnetismile“ pühendatud töödest võib alustada ka pooljuhtide uurimise ajalugu, sest mitmete tänapäeval pooljuhtide hulka liigitatud ainete (termo)elektrilisi omadusi kirjeldas Seebeck juba kümmekond aastat enne Michael Faraday’d, kelle artiklit hõbesulfiidi elektritakistuse kahanemisest selle kuumutamisel (1833) on seni teedrajavaks peetud.

Kui Seebeck sai 1820. aastal teada taanlase Hans Christian Oerestedi avastusest, et vooluga juhe hälvitab magnetnõela, otsustas ta oma optikaalased tööd lõpetada ning kogu energiaga elektri ja magnetismi uurimisele pühenduda. Seebecki puhul oligi tavaline, et ta läks uute teaduslike ideedega entusiastlikult kaasa. Edu ei lasknud end kaua oodata – juba 14. detsembril tegi ta esimese ettekande Berliini Teaduste Akadeemias „galvaaniahela magnetismist“, s.t termoelektrist.