تخلق الفونونات اللولبية تيارًا دوارًا دون الحاجة إلى مواد مغناطيسية

تخلق الفونونات اللولبية تيارًا دوارًا دون الحاجة إلى مواد مغناطيسية

الطابع الزمني: 16 فبراير 2023 ، الساعة 3:19 مساءً
عقدة المصدر: 1961955
16 فبراير 2023 (أخبار Nanowerk) استخدم باحثون من جامعة ولاية كارولينا الشمالية وجامعة نورث كارولينا في تشابل هيل الفونونات اللولبية لتحويل الحرارة الضائعة إلى معلومات تدور - دون الحاجة إلى مواد مغناطيسية. يمكن أن يؤدي هذا الاكتشاف إلى فئات جديدة من أجهزة spintronic أقل تكلفة وذات كفاءة في استخدام الطاقة لاستخدامها في تطبيقات تتراوح من الذاكرة الحاسوبية إلى شبكات الطاقة. أجهزة Spintronic هي أجهزة إلكترونية تسخر دوران الإلكترون ، بدلاً من شحنته ، لتوليد التيار المستخدم لتخزين البيانات ، والاتصالات ، والحوسبة. تُعد أجهزة Spin caloritronic - التي يطلق عليها لأنها تستخدم الطاقة الحرارية لتوليد تيار الدوران - واعدة لأنها يمكن أن تحول الحرارة المهدرة إلى معلومات تدور ، مما يجعلها فعالة للغاية في استخدام الطاقة. ومع ذلك ، يجب أن تحتوي أجهزة السعرات الحرارية الدورانية الحالية على مواد مغناطيسية من أجل إنشاء والتحكم في دوران الإلكترون. يقول دالي صن ، أستاذ الفيزياء المشارك وعضو مختبر الإلكترونيات العضوية والكربون (ORaCEL) في جامعة ولاية كارولينا الشمالية: "استخدمنا الفونونات اللولبية لإنشاء تيار دوران في درجة حرارة الغرفة دون الحاجة إلى مواد مغناطيسية". "من خلال تطبيق التدرج الحراري على مادة تحتوي على فونونات مراوان ، يمكنك توجيه زخمها الزاوي وإنشاء تيار الدوران والتحكم فيه." يقول جون ليو ، الأستاذ المشارك في الهندسة الميكانيكية والفضائية في ولاية نورث كارولاينا وعضو ORaCEL. كل من ليو وصن مؤلفان متماثلان في البحث ، والذي يظهر في مواد الطبيعة ("تأثير سيبيك الدوراني المنشط بالفونون"). الفونونات اللولبية هي مجموعات من الذرات تتحرك في اتجاه دائري عندما يثيرها مصدر طاقة - في هذه الحالة ، الحرارة. عندما تتحرك الفونونات عبر مادة ما ، فإنها تنشر تلك الحركة الدائرية ، أو الزخم الزاوي ، من خلالها. يعمل الزخم الزاوي كمصدر للدوران ، ويملي الانحراف اتجاه الدوران. يقول صن: "المواد اللولبية هي مواد لا يمكن تركيبها على صورتها المرآة". "فكر في يديك اليمنى واليسرى - إنها مراوان. لا يمكنك وضع قفاز أعسر في يدك اليمنى ، أو العكس. هذا "التحكم باليد" هو ما يسمح لنا بالتحكم في اتجاه الدوران ، وهو أمر مهم إذا كنت ترغب في استخدام هذه الأجهزة لتخزين الذاكرة ". أظهر الباحثون التيارات الدورانية المتولدة عن طريق الفونون اللولبي في بيروفسكايت عضوي وغير عضوي هجين ثنائي الأبعاد باستخدام التدرج الحراري لإدخال الحرارة إلى النظام. يقول ليو: "هناك حاجة إلى التدرج اللوني لأن اختلاف درجة الحرارة في المادة - من الساخنة إلى الباردة - يدفع حركة الفونونات اللولبية من خلالها". "يسمح لنا التدرج الحراري أيضًا باستخدام الحرارة المهدرة التي تم التقاطها لتوليد تيار الدوران." يأمل الباحثون أن يؤدي العمل إلى أجهزة إلكترونية أقل تكلفة في الإنتاج ويمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات. يقول ليو: "إن التخلص من الحاجة إلى المغناطيسية في هذه الأجهزة يعني أنك تفتح الباب على مصراعيه من حيث الوصول إلى المواد المحتملة". "وهذا يعني أيضًا زيادة الفعالية من حيث التكلفة." يقول صن: "إن استخدام الحرارة المهدرة بدلاً من الإشارات الكهربائية لتوليد تيار الدوران يجعل النظام موفرًا للطاقة - ويمكن للأجهزة أن تعمل في درجة حرارة الغرفة". "يمكن أن يؤدي هذا إلى مجموعة متنوعة من أجهزة spintronic أوسع بكثير مما لدينا حاليًا."

الطابع الزمني:

اكثر من نانوويرك