Menggunakan antiferromagnet untuk perangkat padat — ScienceDaily
Top Technology

Menggunakan antiferromagnet untuk perangkat padat — ScienceDaily

Memaksa elektron mengalir tegak lurus ke aliran panas membutuhkan medan magnet eksternal – ini dikenal sebagai efek Nernst. Dalam bahan magnet permanen (ferromagnet), ada efek Nernst anomali (ANE) yang dapat menghasilkan listrik dari panas bahkan tanpa medan magnet. Skala efek Nernst anomali dengan momen magnet feromagnet. Sebuah antiferromagnet, dengan dua subkisi magnet kompensasi tidak menunjukkan momen magnet eksternal dan tidak ada medan magnet eksternal terukur dan oleh karena itu tidak boleh menunjukkan ANE apapun. Namun, kami baru-baru ini memahami bahwa dengan konsep baru topologi dapat diterapkan untuk mencapai efek Nernst yang besar pada magnet. Secara khusus, kami telah mempelajari bahwa kuantitas yang dikenal sebagai fase Berry terkait dengan ANE dan dapat sangat meningkatkannya. Namun, ANE dalam antiferromagnet sebagian besar masih belum diselidiki, sebagian karena ANE dianggap tidak ada. Hebatnya, tim peneliti gabungan dari Institut Max Planck untuk Fisika Kimia Padat di Dresden, Jerman, bersama dengan kolaborator di Ohio State University dan University of Cincinnati, telah menemukan efek Nernst anomali besar, lebih besar daripada yang diketahui di hampir semua feromagnet dalam YbMnBi2, sebuah antiferromagnet.

ANE yang telah diamati kemungkinan merupakan hasil dari topologi, kopling spin-orbit yang tinggi, dan struktur magnetik YbMnBi2 yang kompleks dan tidak sepenuhnya terkompensasi. Struktur putaran miring di YbMnBi2 mematahkan simetri pembalikan waktu dan memberikan kelengkungan Berry bukan nol. Pada saat yang sama, kopling spin-orbit besar dari elemen bismut berat membantu menghasilkan kontribusi ekstrinsik yang besar. Berdasarkan resep ini, kelas antiferromagnet tertentu dengan struktur spin non-collinear dan dengan kopling spin-orbit besar dapat menunjukkan efek Nernst anomali besar. Para peneliti terkejut ketika mereka mengamati ANE yang begitu besar di YbMnBi2, mencapai 6 mV/K, yang merupakan nilai rekor untuk antiferromagnet dan setinggi nilai yang sebelumnya diamati untuk feromagnet terbaik.

Untuk aplikasi praktis, seseorang dapat menggunakan fenomena baru ini untuk membuat konverter energi sederhana: perangkat termoelektrik transversal di mana tegangan dihasilkan tegak lurus terhadap aliran panas. Perangkat hanya terdiri dari satu blok material. Generator termoelektrik yang tersedia secara komersial berdasarkan efek Seebeck adalah rakitan kompleks yang dibangun dari blok kecil bahan semikonduktor tipe n dan p. Tidak seperti feromagnet, yang sering mengalami mobilitas pembawa yang rendah, antiferromagnet juga dapat menunjukkan mobilitas yang lebih tinggi dan oleh karena itu menunjukkan konduktivitas listrik yang lebih baik. Bersama-sama dengan konduktivitas termal yang rendah, anomali figur termoelektrik merit (zT) dicapai dalam YbMnBi2, yang merupakan urutan besarnya lebih tinggi daripada semua feromagnet yang dikenal.

“Meskipun nilai ANE sangat besar dan nilai zT jauh lebih tinggi daripada feromagnet, kinerja termoelektrik secara keseluruhan masih perlu ditingkatkan untuk aplikasi praktis,” kata Yu Pan, ketua kelompok di departemen Solid State Chemistry di MPI. CPfS di Dresden. Dia melanjutkan, “Namun demikian, penelitian ini menunjukkan potensi besar antiferromagnet untuk aplikasi termoelektrik, karena mereka memiliki kinerja yang jauh lebih baik daripada feromagnet. Kami percaya pekerjaan kami hanyalah awal dari penemuan bahan termoelektrik yang lebih menarik di masa depan.”


Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Institut Max Planck untuk Fisika Kimia Padatan. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.


Referensi Jurnal:

  1. Yu Pan, Congcong Le, Bin He, Sarah J. Watzman, Mengyu Yao, Johannes Gooth, Joseph P. Heremans, Yan Sun, Claudia Felser. Sinyal Nernst anomali raksasa di antiferromagnet YbMnBi2. Bahan Alam, 2021; DOI: 10.1038/s41563-021-01149-2

Kutip Halaman Ini:

Institut Max Planck untuk Fisika Kimia Padat. “Cara baru untuk menghasilkan listrik dari limbah panas: Menggunakan antiferromagnet untuk perangkat padat.” ScienceDaily. ScienceDaily, 24 November 2021. .

Institut Max Planck untuk Fisika Kimia Padat. (2021, 24 November). Cara baru untuk menghasilkan listrik dari limbah panas: Menggunakan antiferromagnet untuk perangkat padat. ScienceDaily. Diakses pada 24 November 2021 dari www.sciencedaily.com/releases/2021/11/21124154052.htm

Institut Max Planck untuk Fisika Kimia Padat. “Cara baru untuk menghasilkan listrik dari limbah panas: Menggunakan antiferromagnet untuk perangkat padat.” ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2021/11/21124154052.htm (diakses 24 November 2021).

Posted By : togel hari ini hongkong yang keluar