科学家发现“顺磁振子曳引热电”效应 将汽车尾气中的热量转化为电能

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核心提示:国际研究团队发现,即便是在顺磁材料中,气体中的自旋局部热扰动可不还可以 实现热能转换。该效应被称为“顺磁振子曳引热电(paramagnon drag thermopower)”,可不还可以 可不上还可以 了将温差转变为电能。你什儿 发现能够更有效地收集热能,之类,将汽车尾气中的热量转化为电能,提高燃料传输速率,或通过体热为智能服装提供动力。



(图源:NCXU官网) 

盖世汽车讯 据外媒报道,国际研究团队发现,即便是在顺磁材料中,气体中的自旋局部热扰动可不还可以 实现热能转换。随后,我们都都我们都都我们都都我们都都 时不时 认为,在顺磁材料中,自旋关联时间不长,无法做到你什儿 点。该效应被称为“顺磁振子曳引热电(paramagnon drag thermopower)”,可不还可以 可不上还可以 了将温差转变为电能。你什儿 发现能够更有效地收集热能,之类,将汽车尾气中的热量转化为电能,提高燃料传输速率,或通过体热为智能服装提供动力。 

参与此项研究的包括北卡罗莱纳州立大学(NCSU)、美国能源部橡树岭国家实验(ORNL)、中国科学院和俄亥俄州立大学(Ohio State University)的科学家。在含高磁性离子的气体中(之类锰),自旋热扰动或彼此对齐(铁磁体或反铁磁体),或不对齐(顺磁体)。然而,顺磁材料中的自旋好的反义词详细随机。它们会形成短暂、短程和局部有序特征的顺磁振子,有有哪些振子仅能处于很短的时间,而且只延伸到两到八个原子上。研究人员表示,尽管处于有有哪些缺点,顺磁振子仍能在温差中产生移动,并推动自由电子一起去移动,从而产生顺磁振子曳引热电。在一项概念性验证发现中,研究小组观察到,即便在非常高的温度下,碲化锰(MnTe)中仍能产生顺磁振子曳引大现象,所产生的热电,比仅靠电子电荷产生的能量要高得多。 

研究小组对“顺磁振子曳引热电”概念进行测试。我们都都我们都都我们都都我们都都 将掺锂MnTe加热至高于其奈耳温度(34摄氏度)250摄氏度。奈耳温度(Néel temperature)指的是反铁磁性材料(或亚铁磁性材料)由反铁磁状况(或亚铁磁状况)转变为顺磁状况的临界温度。 卡罗来纳大学电气和计算机工程与材料科学教授Daryoosh Vashaee表示:“我们都都我们都都我们都都我们都都 认为,当高于奈耳温度时,自旋波产生的热电会减少。然而,我们都都我们都都我们都都我们都都 不在 看得人预期中的下降大现象,我们都都我们都都我们都都我们都都 想找出原因。” 

在美国能源部橡树岭国家实验室,研究小组利用散裂中子源的中子频谱,来选用物质内部人员处于的变化。材料科学家Raphael Hermann表示:“我们都都我们都都我们都都我们都都 观察到,即使不在 持续性的自旋波,局部的离子团簇也可不还可以 将它们的自旋关联足够长时间,产生可见磁涨落。”研究小组证明,有有哪些自旋波的寿命要花费为50飞秒,足够曳引电子电荷,这只需要要花费1飞秒,或1千万亿分之一秒。Hermann说:“而且,短暂的自旋波可不还可以 可不上还可以 了推动电荷,并产生足够的热电,阻止处于预期中的下降大现象。” 

俄亥俄州立大学机械与航天工程教授Joseph Heremans表示:“在这项研究随后,我们都都我们都都我们都都我们都都 认为,可不上还可以 了在磁性有序材料中,可不还可以 产生磁振子曳引,而在顺磁性材料中可不上还可以 了产生。而且最好的热电材料是半导体,我们都都我们都都我们都都我们都都 知道在室温或更高温度下不在 铁磁半导体,很多,我们都都我们都都我们都都我们都都 从来没想过,在实际应用中,可不还可以 可不上还可以 了利用磁振子曳引来提高热电传输速率。你什儿 新发现彻底改变了你什儿 认识,现在,我们都都我们都都我们都都我们都都 可不还可以 可不上还可以 了对顺磁性半导体进行研究。” 

中国科学院教授Huaizhou Zhao称:“我们都都我们都都我们都都我们都都 观察到,在低于或接近奈耳温度时,塞贝克系数时不时 崛起,而且时不时 持续至高温状况。我们都都我们都都我们都都我们都都 怀疑,一定处于了你什儿 与自旋有关的重要反应。很多,我们都都我们都都我们都都我们都都 组成研究团队,从而为你什儿 发现奠定基础。” 

Vashaee表示:“在热电效应中,自旋通过减轻泡利斥力对电子的影响,为热电学领域提供新范例。通过自旋塞贝克效应,发现自旋电子学新领域。如同在该效应中看得人的,自旋角动量被转移到电子上。自旋波(即磁振子)和顺磁状况下的局部磁化热涨落(即顺磁性),将它们的线性动量传递给电子,并产生热电。”