میدان مغناطیسی با مواد ترمو الکتریک چه می کند؟
ايسنا/ پژوهشگران دانشگاه ام.آي.تي، در بررسي جديد خود دريافتند ميتوان با تقويت ميدان مغناطيسي برخي مواد، انرژي آنها را افزايش داد. پژوهشها نشان ميدهند مواد جديدي که در ميادين مغناطيسي بالا گرم ميشوند، ميتوانند سطوحي از انرژي را توليد کنند. ممکن است روزي استفاده گسترده از اين مواد ترموالکتريک، با بهبود آنها ممکن و به اين ترتيب، هنگام گرم شدم يک طرف ماده، الکتريسيته توليد شود. فيزيکدانان "دانشگاه امآيتي"(MIT)، روشي براي افزايش چشمگير ظرفيت ترموالکتريک يافتهاند. موادي که آنها در اين پژوهش استفاده کردهاند، پنج برابر کارآمدتر هستند و از آنجا که اکنون، بهترين مواد ترموالکتريک وجود دارند، شايد بتوانند دو برابر بيشتر انرژي توليد کنند. "برايان اسکينر"(Brian Skinner)، نويسنده ارشد اين پژوهش گفت: اگر روياي ما به حقيقت بپيوندد، همه موادي که در حال حاضر، ناکارآمد به نظر ميرسند، کارآمد خواهند بود. در اين صورت، ميتوان از اين مواد براي گرم کردن موتور خورو يا شارژ دوباره باتري استفاده کرد. توانايي يک ماده براي توليد انرژي از گرما، براساس رفتار الکترونهاي آن در دماهاي متفاوت صورت ميگيرد. هنگامي که يک طرف از ماده ترموالکتريک گرم ميشود، ميتواند به الکترونها انرژي بدهد تا از قسمت گرم شده حرکت کنند و روي قسمت سرد انباشته شوند. در نتيجه، يک ولتاژ قابل اندازه گيري ايجاد ميشود. موادي که تاکنون کشف شدهاند، نيروي ترموالکتريکي کمي توليد ميکنند زيرا دادن انرژي حرارتي به الکترونها، تقريبا دشوار است. در بيشتر مواد، الکترونها در گروهها يا طيفهاي خاصي از انرژي وجود دارند. هر گروه، با يک شکاف – انرژيهاي کمي که در آنها الکترون وجود ندارد- جدا ميشوند. دادن انرژي کافي به الکترونها براي عبور از اين شکاف و حرکت فيزيکي در سراسر يک ماده، بسيار چالش برانگيز است. اسکينر به همراه "ليانگ فو" (Liang Fu)، از نويسندگان پژوهش، ظرفيت ترموالکتريک خانوادهاي از مواد را که با عنوان "نيمهرساناهاي توپولوژيک" شناخته ميشوند، بررسي کردند. اين مواد، برخلاف ديگر مواد جامد مانند نيمهرساناها و عايقها، در داشتن نوار ممنوعه صفر، منحصربهفرد هستند. در فيزيک، "نوار ممنوعه"(Band gap)، به منطقهاي از طيف انرژي در يک جامد گفته ميشود که در آن، هيچ حالت از طيف الکترونيک نميتواند وجود داشته باشد. اين شکل انرژي، الکترونها را قادر ميسازد هنگام گرم شدن، به سادگي به طيفهاي بالاتر انرژي بروند. اسکينر در پژوهشي غيرمرتبط، اثر کميابي را در نيمهرساناهايي که در معرض ميدان مغناطيسي قوي قرار داشتند، مشاهده کرد. ميدان مغناطيسي تحت چنين شرايطي، ميتواند بر حرکت الکترونها اثر بگذارد و مسير حرکت آنها را شکل دهد. گروه دانشگاه ام.آي.تي، در بررسي تحقيقاتي که پيشتر انجام شده بود، با گروهي از دانشمندان "دانشگاه پرينستون"(Princeton University) آشنا شدند. اين دانشمندان در سال 2013، ويژگيهاي يک ماده توپولوژيک موسوم به "سلنايد" (selenide) را بررسي و ويژگيهاي ترموالکتريکي آن را در يک ميدان مغناطيسي، اندازهگيري کرده و افزايش توليد ترموالکتريکي را در يک ميدان مغناطيسي بسيار بالا مشاهده و گزارش داده بودند. اسکينر و فو، ويژگيهاي اين ماده را براي مدلسازي اجراي ترموالکتريکي آن در دما و ميدان مغناطيسي خاصي، به کار بردند. اسکينر افزود: ما در نهايت، دريافتيم که در يک ميدان مغناطيسي قوي، ميتوان الکترونها و شکافها را در جهت متفاوتي حرکت داد. الکترونها به قسمت سرد ماده و شکافها به قسمت گرم ماده حرکت ميکنند. در نتيجه اين همکاري و تنها با تقويت ميدان مغناطيسي، ولتاژ بيشتري از يک ماده مشابه به دست خواهد آمد. اين پژوهش، در مجله "Science Advances" به چاپ رسيد. همراهان عزيز، آخرين خبر را بر روي بسترهاي زير دنبال کنيد: آخرين خبر در سروش http://sapp.ir/akharinkhabar آخرين خبر در ايتا https://eitaa.com/joinchat/88211456C878f9966e5 آخرين خبر در آي گپ https://igap.net/akharinkhabar آخرين خبر در ويسپي http://wispi.me/channel/akharinkhabar آخرين خبر در بله https://bale.ai/invite/#/join/MTIwZmMyZT آخرين خبر در گپ https://gap.im/akharinkhabar