Pag-unawa sa Spin Transport sa Mga Thermoelectric Device

Ang mga materyal na thermoelectric ay magbibigay-daan sa basurang pang-industriyang init upang mabisang mabago sa elektrisidad. Ngunit upang lumikha ng mga mabisang materyal na thermoelectric, kinakailangan ng isang mahusay na pag-unawa sa pisika na pinagbabatayan ng mga ito. Kredito: Macrovector sa Freepik

Ang mga siyentipiko ay nagbigay ng ilaw sa kung paano ang mga magnet na katangian ng 2D interlayers ay maaaring dagdagan ang mga epekto ng pag-iipon ng spin sa mga thermoelectric heterostrukture.

Ang mga materyal na umiikot na thermoelectric ay isang aktibong lugar ng pagsasaliksik dahil sa kanilang potensyal na aplikasyon sa mga pemanen ng thermal enerhiya. Gayunpaman, ang pisika na pinagbabatayan ng mga epekto ng mga interlayer sa mga materyal na ito sa hindi pangkaraniwang bagay na pang-transportasyon ay hindi malinaw. Sa isang kamakailang pag-aaral, ang mga siyentista mula sa Chung-Ang University of Korea ay nagbigay ng ilaw sa isyung ito gamit ang isang bagong binuo platform upang masukat ang epekto ng pag-ikot ng Seebeck. Ang kanilang mga natuklasan ay nagbibigay daan sa mga malawak na lugar na materyales na thermoelectric na may pinahusay na mga katangian.

Ang mga materyal na thermoelectric na maaaring makabuo ng boltahe ng kuryente sa pagkakaroon ng pagkakaiba sa temperatura ay kasalukuyang isang matinding lugar ng pananaliksik; Ang teknolohiya ng pag-aani ng enerhiya na thermoelectric ay kabilang sa aming mga nangungunang layunin sa matinding pagbawas ng paggamit ng mga fossil fuel at pagtulong na maiwasan ang isang pandaigdigang krisis sa enerhiya. Gayunpaman, maraming mga mekanismo ng thermoelectric, ang ilan sa mga ito ay hindi gaanong nauunawaan, sa kabila ng mga pagsisikap kamakailan. Ang isang kamakailang pag-aaral ng mga siyentista sa Korea ay naglalayong mapunan ang gayong agwat sa kaalaman. Basahin pa upang makita kung paano!

Ang isa sa mga nabanggit na mekanismong ito ay ang spin Seebeck effect (SSE), na natuklasan noong 2008 ng isang pangkat ng pagsasaliksik na pinangunahan ni Propesor Eiji Saitoh ng Tokyo University, Japan. Ang SSE ay isang hindi pangkaraniwang bagay kung saan ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng di-magnetiko at ferromagnetic na materyal ay lumilikha ng isang daloy ng paikutin. Ang Reverse SSE ay partikular na mahalaga para sa mga hangarin sa pag-aani ng enerhiya na thermoelectric. Sa ilang mga heterostruktura, tulad ng yttrium iron garnet – platinum (YIG / Pt), ang daloy ng pagbabalik na nilikha ng pagkakaiba ng temperatura ay ginawang isang kasalukuyang singil na electrically na nag-aalok ng isang paraan upang makabuo ng kuryente mula sa reverse SSE.

Dahil ang pagbabago ng spin-charge na ito ay medyo hindi mabisa sa pinaka kilalang mga materyales, lumikha ang mga mananaliksik ng isang mala-atomikong layer ng molybdenum disulfide (MoS).Ika-2) Sa pagitan ng mga layer ng YIG at Pt. Kahit na ang pamamaraang ito ay nagresulta sa mas mataas na pagbabago, ang mga mekanismo na pinagbabatayan ng papel na 2D MoSIka-2 Ang layer sa spin transfer ay mananatiling hindi malinaw.

Upang mapagtagumpayan ang agwat ng kaalaman na ito, si Propesor Sang-Kwon Lee mula sa Kagawaran ng Physics sa Korea Chung-Ang University kamakailan ay nagsagawa ng isang malalim na pag-aaral sa paksa at Nano Sulat. Maraming mga kasamahan mula sa Chung-Ang University at Propesor Saitoh ang dumalo upang maunawaan ang epekto ng 2D MoS.Ika-2 Tungkol sa lakas na thermoelectric ng YIG / Pt.

Inihanda ng mga siyentista ang dalawang YIG / MoS para sa hangaring itoIka-2Mga halimbawa ng Pt na may iba’t ibang mga morpolohiya sa / MoSIka-2 isang sample na sanggunian nang walang mga layer at MoSIka-2 ganap. Naghanda sila ng isang pagsukat ng platform kung saan maaaring mailapat ang isang gradient ng temperatura, maaaring mailapat ang isang magnetic field, at ang pagkakaiba ng boltahe na sanhi ng kasunod na daloy ng pagbabalik ay sinusubaybayan. Kapansin-pansin, nalaman nila na ang pagganap ng thermoelectric ng kabaligtaran SSE at samakatuwid ang buong heterostructure ay maaaring mapabuti o mabawasan depende sa laki at uri ng MoS.Ika-2 Ginamit na Partikular, gamit ang butas na MoSIka-2 Ang multilayer sa pagitan ng mga layer ng YIG at Pt ay nagbigay ng 60% na pagtaas ng lakas na thermoelectric kumpara sa YIG / Pt lamang.

Ang mga siyentista, sa pamamagitan ng maingat na teoretikal at pang-eksperimentong pagtatasa, ay nagpasiya na ang maliwanag na pagtaas na ito ay dahil sa pagsulong ng dalawang independiyenteng mga phenum na phenum na nagpapaliwanag ng kabuuang kabaligtaran ng SSE. Ang mga ito ay tinatawag na reverse spin Hall effect at ang reverse Rashba-Edelstein effect, na gumagawa ng isang akumulasyon ng paikot na pagkatapos ay nai-convert sa isang kasalukuyang singil. Bukod dito, sinisiyasat nila kung paano ang mga butas at di-kasakdalan sa MoS.Ika-2 Binago ng layer ang mga magnetikong katangian ng heterostructure, na humahantong sa isang positibong pagtaas sa thermoelectric effect. “Ang aming pag-aaral ang unang napatunayan na ang mga magnetikong katangian ng layer ng interface ay nagdudulot ng mga pabagu-bago na pagbabago sa interface at sa huli ay nadagdagan ang pag-iipon ng spin na humahantong sa mas mataas na boltahe at thermal power kaysa sa reverse SSE,” sabi ni Lee, na nasasabik sa mga resulta.

Ang mga resulta ng pag-aaral na ito ay kumakatawan sa isang mahalagang piraso ng puzzle ng teknolohiya ng mga materyal na thermoelectric at maaaring may implikasyon sa real-world sa lalong madaling panahon, tulad ng paliwanag ni Lee: “Ang aming mga natuklasan ay nagbubunyag ng mga makabuluhang pagkakataon para sa malalaking lugar na thermoelectric power harvesters na may mga interlayer sa YIG / Pt. sistema Nagbibigay din sila ng kinakailangang impormasyon upang maunawaan ang pinagsamang epekto ng Rashba – Edelstein at ang pisika ng SSE sa spin transport. “Dinadagdag niya na ang mga platform ng pagsukat ng SSE ay maaaring maging malaking tulong upang maimbestigahan ang iba pang mga phenomena ng transportasyon sa kabuuan tulad ng mga epekto sa Hall at Nernst na nakabatay sa lambak.

Inaasahan natin na ang teknolohiyang thermoelectric ay mabilis na sumusulong upang matupad ang ating mga pangarap ng isang mas malipayong kapaligiran na lipunan!

Sanggunian: “Advanced Spin Seebeck Thermopower sa Pt / Holey MoSIka-2/ Y3Fe5ANG12 Hybrid Structure ”, Won-Yong Lee, No-Won Park, Gil-Sung Kim, Min-Sung Kang, Jae Won Choi, Kwang-Yong Choi, Ho Won Jang, Eiji Saitoh at Sang-Kwon Lee, 4 Disyembre 2020, Nano Sulat.
DOI: 10.1021 / acs.nanolett.0c03499

Tungkol sa Chung-Ang University

Ang Chung-Ang University ay isang pribadong komprehensibong unibersidad sa pananaliksik na matatagpuan sa Seoul, South Korea. Nagsimula ito bilang isang kindergarten noong 1918 at umabot sa katayuan sa unibersidad noong 1953. Ito ay buong kinikilala ng Korean Ministry of Education. Ang Chung-Ang University ay nagsasagawa ng mga aktibidad sa pagsasaliksik sa ilalim ng motto na “Hustisya at Katotohanan”. Ang kanyang bagong paningin upang makumpleto ang 100 taon ay “Global Creative Leader”. Nag-aalok ang Chung-Ang University ng undergraduate, graduate at doctoral na mga programa na sumasaklaw sa isang paaralan sa batas, programa sa pamamahala at paaralang medikal; Mayroong 16 undergraduate at graduate na paaralan bawat isa. Ang mga programa sa kultura at sining ng Chung-Ang University ay itinuturing na pinakamahusay sa Korea.

Tungkol kay Propesor Sang-Kwon Lee

Sinabi ni Dr. Natanggap ni Sang-Kwon Lee ang kanyang PhD sa Electronic Engineering mula sa Sweden Royal Institute of Technology noong 2002. Nang maglaon, siya ay unang hinirang bilang Assistant Professor sa Kagawaran ng Semiconductor Science and Technology sa Korea Chonbuk National University noong 2002. Noong 2013, sumali siya sa Kagawaran ng Physics sa Chung-Ang University bilang isang Propesor. Kasalukuyan siyang namumuno sa pagtuturo ng Modern Physics at Mathematical Physics sa Chung-Ang University. Pangunahin nang umiikot ang kanyang mga interes sa pagsasaliksik sa paligid ng pisika ng solidong estado tulad ng pagbuo at pagmomodelo ng mga materyal at aparato ng thermoelectric na nanoscale. Gumagawa siya sa mga nanobiotechnology at microelectromekanical system tulad ng pagkatao ng cancer cell sa pamamagitan ng mga aparato tulad ng nanobiological semiconductor sensors at nanowires. Sa kasalukuyan, interesado rin siyang pag-aralan ang mga epekto na may kaugnayan sa lambak, tulad ng lambak-Nernst na epekto, ang epekto ng lambak-Hall, at iba’t ibang mga bagong epekto ng Seebeck para sa mga aplikasyon ng pag-aani ng enerhiya sa dami ng lab na pananaliksik sa transportasyon sa Chung-Ang University. Mayroon siyang higit sa 140 publication sa kanyang pangalan.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

“Virtual Pag-deploy” – Nabasa ng mga siyentista ang isang 300-taong-gulang na selyadong makasaysayang liham nang hindi ito binubuksan

Animasyon ng paglawak ng computer ng selyadong letrang DB-1538. Sa aming papel, inilalarawan namin kung paano ginamit ang "virtual na pag-deploy" upang basahin...

“Hindi pa nagagawang” Natuklasan ang Bagong Bersyon ng Symbiosis

Ang endosymbiont-enhancing endosymbiont ay nagpapalakas sa unicellular eukaryotic host na sumipsip ng nitrate, na nagpapahiwatig na ang unicellular eukaryotes ay maaaring makatanggap ng endosymbionts...

Pagdidisenyo ng isang interface ng hangganan sa pagitan ng 2D at 3D na mga materyales

May-akda David L. Chandler, Massachusetts Institute of Technology Marso 2, 2021 Ang mga larawang ito ng "mga isla" ng mga atomo ng ginto na idineposito sa...

Bakit magkakaiba ang komposisyon ng kemikal ng solar na enerhiya

Linn Noong Agosto 21, 2017, sa panahon ng kabuuang solar eclipse, ang mga sinag ng araw ay lumitaw na puti. Mula kay...

Natagpuan ng mga Mananaliksik ang Taba ng Tiyan Laban sa Pantas na Pag-aayuno – “Ang Lokasyon ay Gumagawa ng Malaking Pagkakaiba”

Ipinakita ng mga pag-aaral sa daga ang mga sanhi ng lokasyon ng taba para sa panandaliang pag-aayuno. Sa isang pag-aaral sa mouse, inanunsyo ng mga...

Newsletter

Subscribe to stay updated.