효율적인 에너지 활용을 추구하면서 과학자들은 열을 효율적으로 전기로 바꿀 수 있는 열전 재료를 조사하고 있습니다. 토폴로지 자석이라고 불리는 특정 유형은 변칙적인 네른스트 효과(Nernst effect)를 나타내기 때문에 많은 주목을 받고 있습니다. 변칙적인 네른스트 효과에서는 강자성 물질의 온도 구배와 적용된 자기장 모두에 수직으로 전압이 생성됩니다.
일부 장치는 열전퇴 장치에서 서로 다른 열전력 표시가 있는 레이어를 결합하여 향상된 성능을 보여주었지만, 이 접근 방식은 일반적으로 다른 재료를 사용하고 제조 공정을 변경해야 합니다.
공동 연구 그룹은 Co라는 특수 물질을 사용하여 열에서 전기를 생성할 때 양극과 음극을 모두 생성하는 능력을 입증했습니다.3Sn2S2, 위상학적 자석 특성으로 알려져 있습니다. 이 획기적인 발전은 자성 화합물의 일부 요소를 간단히 교체함으로써 달성되었습니다.
이 그룹은 도호쿠대학교 재료연구소(IMR)의 후지와라 코헤이(Kohei Fujiwara) 부교수와 츠카자키 아츠시(Atsushi Tsukazaki) 교수가 주도했습니다. 국립재료과학연구소(NIMS)의 히라이 다카마사 연구원과 우치다 켄이치 수석 그룹 리더; 도야마현립대학교 야나기 유키 부교수.
그들의 연구 결과에 대한 자세한 내용은 저널에 보고되었습니다. 자연 물리 1월 8, 2024합니다.
Fujiwara는 "우리는 코발트-주석-황 기반 강자성체에 초점을 맞췄습니다. 그 이유는 위상학적 전자 상태가 이전 이론적 연구에 따라 변칙적인 네른스트 효과의 극성을 제어하는 데 적합하기 때문입니다."라고 말했습니다.
연구팀은 개념을 검증하기 위해 널리 사용되는 기술인 박막의 성장 과정을 통해 원소 치환을 수행했습니다. 반도체 technology. 그들은 니켈과 인듐의 적절한 대체가 위상 전자 상태의 변조를 통해 열전 전압의 부호를 반전시키는 것을 발견했습니다.
“서모파일 장치 제작을 위한 공통 기본 요소의 가용성은 자원 및 비용 절감에 기여할 것입니다. 우리의 개념은 다른 토폴로지 자석에 적용되어 우수한 자기-열전 재료 개발을 가속화할 것입니다.”라고 Fujiwara는 덧붙였습니다.