Wcześniej materiały termoelektryczne były gorącym punktem badawczym, który może generować napięcie w obecności różnic temperatur. Pod względem minimalizacji zużycia paliw kopalnych i zapobiegania globalnemu kryzysowi energetycznemu technologia pozyskiwania energii termoelektrycznej jest jednym z naszych najlepszych wyborów.
Istnieją jednak różne rodzaje mechanizmów termoelektrycznych i pomimo ostatnich wysiłków, niektóre z nich są rzadko rozumiane. Niedawne badanie przeprowadzone przez koreańskich naukowców ma na celu wypełnienie tej luki w wiedzy.
Jednym z wyżej wymienionych mechanizmów jest efekt Spin Seebecka (SSE), który został odkryty w 2008 roku przez zespół badawczy kierowany przez profesora Eiji Saitoha z Uniwersytetu Tokijskiego w Japonii. SSE to zjawisko, w którym różnica temperatur między materiałami niemagnetycznymi i ferromagnetycznymi generuje prąd spinowy.
W celu gromadzenia energii termoelektrycznej szczególnie ważne jest odwrócone SSE. W niektórych heterostrukturach, takich jak itrowo-żelazowo-granatowo-platynowy (YIG/Pt), prąd spinowy generowany przez różnicę temperatur jest przekształcany w prąd naładowany, zapewniając w ten sposób metodę generowania elektryczności z odwrotnego SSE.
Ponieważ ta konwersja spinu na ładunek jest stosunkowo nieefektywna w przypadku większości znanych materiałów, naukowcy próbowali wstawić cienką atomowo warstwę dwusiarczku molibdenu (MoS 2) między warstwy YIG i Pt. Chociaż ta metoda poprawia wydajność konwersji, mechanizm leżący u podstaw roli warstwy 2D MoS 2 w transporcie spinu jest nadal nieuchwytny.
Aby rozwiązać tę lukę w wiedzy, profesor Lee Sang-kwon z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Chung’an w Korei Południowej przeprowadził niedawno dogłębne badanie na ten temat, które zostało opublikowane w Nano Letters („Enhanced Spin Seebeck Thermoelectric Struktura hybrydowa Pt / Holey MoS 2 / Y 3 Fe 5 O 12″). Aby zrozumieć wpływ 2D MoS 2 na potencjał termoelektryczny YIG/Pt, w spotkaniu wzięło udział wielu kolegów z Uniwersytetu Chin i Japonii oraz profesor Saitoh.
W tym celu naukowcy przygotowali dwie próbki YIG / MoS 2 / Pt o różnej morfologii w warstwie MoS 2, a także próbkę referencyjną bez MoS 2 w ogóle.
Przygotowali platformę pomiarową, na której można zastosować gradient temperatury, przyłożyć pole magnetyczne i monitorować różnicę napięć wywołaną później prądem spinowym. Co ciekawe, odkryli, że wydajność termoelektryczną odwróconej SSE i całej heterostruktury można zwiększyć lub zmniejszyć w zależności od rozmiaru i rodzaju użytego MoS2.
W szczególności, w porównaniu z samym YIG/Pt, zastosowanie porowatych wielowarstw MoS 2 pomiędzy warstwami YIG i Pt generuje 60% wzrost mocy termoelektrycznej.
Dzięki starannej analizie teoretycznej i eksperymentalnej naukowcy ustalili, że ten pozorny wzrost był spowodowany promowaniem dwóch niezależnych zjawisk kwantowych, które razem stanowią całkowitą odwrotność SSE. Nazywa się to odwrotnym efektem Halla i odwrotnym efektem Rashby-Edelsteina i oba powodują akumulację wirowania, która jest następnie przekształcana w prąd ładowania.
Ponadto zbadali, w jaki sposób dziury i defekty w warstwie MoS 2 zmieniają właściwości magnetyczne heterostruktury, poprawiając w ten sposób korzystnie efekt termoelektryczny.
Lee był podekscytowany wynikami. Powiedział: „Nasze badania są pierwszymi, które dowiodły, że właściwości magnetyczne warstwy pośredniej spowodują fluktuacje spinu na granicy i ostatecznie zwiększą akumulację spinu, generując w ten sposób wyższe napięcie i moc cieplną dzięki odwrotnemu dowodowi SSE”.
Wyniki tej pracy stanowią kluczową część problemu technicznego materiałów termoelektrycznych i mogą wkrótce mieć praktyczne znaczenie, jak wyjaśnił Lee: „Nasze odkrycie ujawnia wielkopowierzchniowy odbiornik energii termoelektrycznej z warstwą pośrednią w YIG/Pt. Ważna szansa system.
Dostarczyli również informacji niezbędnych do zrozumienia fizycznych zasad połączenia efektu Rashby-Edelsteina i SSE w transporcie spinu. Dodał, że ich platforma pomiarowa SSE może znacznie pomóc w badaniu innych rodzajów zjawisk transportu kwantowego, takich jak efekty Halla i Nernsta napędzane dolinami.
Link do tego artykułu: Znajomość transportu spinu w urządzeniach termoelektrycznych pomaga wypełnić takie luki
Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji 
