鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年03月04日
物理學家們發(fā)現(xiàn)可以在非磁性,半導體中將熱量轉換為電能
俄亥俄州哥倫布市,正在研究將熱量轉化為電能的新磁效應的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了如何將其放大一千倍,這是使該技術更加實用的第一步,在所謂的自旋塞貝克效應中,電子自旋在磁性材料中產生電流,其被檢測為相鄰金屬中的電壓,俄亥俄州立大學的研究人員已經(jīng)找到了如何在非磁性半導體中產生類似的效果,同時產生更多的電能,他們將放大效應命名為“巨型旋轉,塞貝克”效應,該大學將授權正在申請專利的技術變體,由此產生的電壓微不足道,研究人員報告說,將半導體內部每度溫度變化產生的電壓量從幾微伏增加到幾毫伏,電壓增加了1000倍,產生了100萬倍的功率增加。
俄亥俄州納米技術杰出學者JosephHeremans表示,他的團隊的最終目標是將低溫和高效的固態(tài)發(fā)動機轉化為電能,他補充說,這些發(fā)動機沒有活動部件,不會磨損,并且無限可靠,
俄亥俄州立大學機械工程教授和物理學教授赫里曼斯說“它真的是新一代的熱力發(fā)動機,在18世紀我們有蒸汽機,在19世紀我們有燃氣發(fā)動機,在20世紀20年代我們有了第一個熱電材料,現(xiàn)在我們用磁性材料做同樣的事情,”這項研究可以使電子設備將一些自己的廢熱回收利用,在計算機中,它可以實現(xiàn)熱力計算,或者相反,它可以提供冷卻,世界各地的研究人員正致力于開發(fā)利用電子自旋來讀取和寫入數(shù)據(jù)的電子設備,所謂的“自旋電子學”是理想的,因為原則上它們可以在更少的空間中存儲更多的數(shù)據(jù),更快地處理數(shù)據(jù)并且消耗更少的功率,旋轉,塞貝克效應通過利用熱量來引發(fā)自旋“信息”流(稱為“自旋電流”),使自旋電子學的概念更進了一步。
在理解旋轉塞貝克效應如何工作方面取得了很大進展,但許多細節(jié)仍然是個謎,盡管自2008年在東北大學發(fā)現(xiàn)以來,世界各地的研究人員已經(jīng)能夠重現(xiàn)旋轉塞貝克效應并取得了一些成功,但缺乏統(tǒng)一的理論,雖然俄亥俄州立大學的研究人員對于發(fā)生的事情有幾點建議,但同樣適用于旋轉塞貝克效應,赫爾曼斯說,人們可能熟悉由光子粒子組成的光的概念,熱量也可以被認為是同樣的方式,科學家對熱量粒子也有類似的名稱:聲子,研究人員認為他們能夠在半導體內部產生強大的聲子流,然后聲子被撞到電子中并將它們向前撞擊,而半導體中的原子使電子在物質中流動時旋轉,就像在步槍槍管中旋轉的子彈一樣,材料科學與工程助理教授羅伯托邁爾斯說,實驗的關鍵是材料的選擇。
旋轉塞貝克效應之前只出現(xiàn)在磁性半導體和金屬中,但它們看起來是非磁性半導體,而有更多的材料可供選擇,他們選擇銻化銦,用其他元素摻雜,然后制作一個大小與三叉戟口香糖大小相當?shù)牟牧蠘悠?,由于材料是非磁性的,因此需要在其周圍產生磁場并降低溫度以使電子極化,邁爾斯說“這些都是缺點,我們不得不在低溫下和高磁場下進行,現(xiàn)在,它的工作頻率在2到20開爾文之間,大約是液氦的溫度,外部磁場強度為3特斯拉,這與醫(yī)學MRI的強度大致相同,”溫度范圍對應,456至,423華氏度,然而,當他們將材料的一側加熱一度時,他們在另一側檢測到8毫伏(千分之一伏特)的電壓,這比使用標準spin,Seebeck效應的研究人員產生的5微伏(百萬分之一伏特)大三個數(shù)量級。
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