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逆自旋霍尔效应微波能量转化为电能?

更新时间  2011-01-07 20:43 阅读
本文摘要:随着越来越多的微波从手机信号基站、移动设备、Wi-Fi、蓝牙和5G传播到世界各地,自然,科学家们开始探索将这些微波转化为能量的方法。fUtah大学的科学家发现了一种在有机半导体中将微波能转化为电能的新方法。在实验室里,研究人员已经证明了一种新的效应,叫做逆磁矩Halleffect,它利用微波作为磁矩的来源,用电流代替磁矩光阴极。

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随着越来越多的微波从手机信号基站、移动设备、Wi-Fi、蓝牙和5G传播到世界各地,自然,科学家们开始探索将这些微波转化为能量的方法。fUtah大学的科学家发现了一种在有机半导体中将微波能转化为电能的新方法。在实验室里,研究人员已经证明了一种新的效应,叫做逆磁矩Halleffect,它利用微波作为磁矩的来源,用电流代替磁矩光阴极。

这听起来像是很久以前的事了,因为手机天线已经把微波转换成电了;但研究人员想证明的不是预演一些应用,而是证明逆磁矩的霍尔效应明显可以被利用和控制,从而成为21世纪的工具。他们预测这种效应可以用于普通电池、太阳能电池和移动设备。我们从设备中收集的能量通过微波电磁辐射传输到设备中。

从这个意义上说,能量转换的原理和天线是一样的,天线把电磁辐射转换成电流。犹他大学的教授克里斯多佛波赫梅在拒绝接受采访时做出了回应。

不同的是,我们的设备有几乎不同的物理机制。它不利用传感器进行开关,而是利用逆磁矩的霍尔效应。其实针对这个事实,我们看到的并不是宿主效应,比如电感(比如很简单的天线效应)或者其他未知现象,这就是本研究的目的。反向霍尔效应于1984年首次被苏联科学家证实,最近在半导体(2006)和铁磁金属(2013)领域得到进一步研究。

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概念相当简单:就像电流方向引起磁矩,原子周围传导电流时磁矩方向不同一样,如果能使导线周围的原子再次产生磁矩,导线中应该没有电流。但是,虽然概念很简单,但能展示概念的设备却很简单。于是,微波BLACKPINK出现了。

逆磁矩霍尔效应的早期实验是用于微波炉中的恒定微波。令人失望的是,微波烤焦了装置的其余部分,使得实验很快很早就夭折了,毫无成果。他们的结束也给收集环境中的杂散微波投下了阴影,尽管苎麻和他的合作伙伴VALYVardeny教授都指出这一想法有其优点。这是一个很好的想法,是否会归结为反向磁矩霍尔效应的应用还有待证明。

苎麻在问我用杂散微波发电的建议时回应道。但是,他可能只是出于礼貌,因为他在实验中使用了脉冲微波来避免短路。况且他的建议的应用比我想要的更不现实。

建立在一小块玻璃(顶部)上的元件可以通过逆磁矩霍尔效应将磁矩流转换成电流。关键是一个夹层元件(底部),其中外部磁场和微波脉冲在铁磁物体上产生磁矩波,然后切换到映射在有机半导体(聚合物)上的铜电极上的电流。

(来源:犹他大学,KippvanSchooten和DaliSun)我们从磁矩电子学的其他应用(比如硬盘加载磁头)中知道,磁矩电子学可以在非常简单的磁场到电流切换技术中留下一个缺口,就是传感器此时不易碎,效率降低(在硬盘的情况下,加载头太小)。Boehme回应说,可以想象,纳米尺寸的薄膜有机半导体层可以在很软的衬底(基本上是一种箔)上以很低的成本制作出来,然后就可以用来制作反磁矩霍尔效应器件,所以目前还无法预测其应用范围。如果效率允许(我们还不告诉!),那么也可以想象,它不应该用来收集来自周围环境的微波电磁辐射,收集到的能量应该用于其他用途。

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