성공적으로 비선형 토토 랜드 전기 효과를 입증
-새로운 토토 랜드 기술 생성-

2024 년 8 월 27 일

도쿄 대학
Sumitomo Chemical Co., Ltd.
일본 과학 기술 기관 (JST)

발표 지점

• 토토 랜드 발전을 수행하려면 가열 및 냉각을 통해 물질 내에서 온도 차이를 만들어야하며, 온도 차이가없는 물질의 온도 변동이 필요합니다 전원을 사용한 전원
• 도쿄 대학의 연구팀은 온도 차이의 제곱에 비례하는 비선형 토토 랜드 효과를 성공적으로 입증했습니다. 이는 온도 변동을 활용할 수있는 현상입니다.
• 이 결과는 이전에 사용되지 않은 온도 변동을 사용하여 센서 및 환경 발전 요소의 완전히 새로운 작동 원리가 될 것으로 예상됩니다.

요약

Hiroki Arisawa 조교수와 Eiji Saito 교수 (도쿄 대학교 공학 대학원에서 새로운 물리적 현상을 사용한 차세대 환경 친화적 인 장치 개발)는 우리가 성공적으로 참여하고 있습니다 제곱에 비례하는 새로운 토토 랜드 효과를 보여주었습니다.

물질의 온도 차이 (온도 그라디언트)를 전기로 변환 할 수있는 현상을 토토 랜드 전기 효과라고합니다. 기존의 토토 랜드 효과는 온도 구배에 비례하여 전기장을 생성하며, 재료에 거시적 온도 구배가 없으면 전압이 발생하지 않는 것으로 생각되었다.

이번에는 Arisawa 조교수와 다른 사람들은 전기장이 온도 구배의 제곱에 비례하는 "비선형"토토 랜드 효과를 성공적으로 입증했습니다. 우리는 비선형 토토 랜드 효과를 선택적으로 감지하는 측정 방법을 개발하고 (그림 1b), 자기 몸체 y₃fe₅O₁₂우리는 상기 제작 된 2 등석 초전도 모그 (Molybdense Germanium) 박막의 토토 랜드 전압이 입력의 온도 구배에 대한 2 차 비선형을 나타낸다는 것을 발견했습니다. 이 발견은 비평형 온도 변동을 감지하는 센서의 작동 원리가 될 가능성이 있으며, 심지어 거시적 온도가없는 경우에도 비평형 온도 변동으로부터 전기를 생성 할 수있는 완전히 새로운 환경 발전 요소까지도 가능합니다 .

이 연구 결과는 2024 년 8 월 26 일 영국 과학 저널 "Nature Communications"(영국의 주간 시간)에 발표 될 것입니다.

발표

연구 배경
온도 차이 (온도 구배)가 금속 또는 반도체 사이에 적용되면 온도 구배로 인해 전압이 생성됩니다. 이 효과는 토토 랜드 효과라고하며 다양한 열 센서 및 토토 랜드 발전 요소를 사용하여 생성합니다.

이러한 새로운 토토 랜드 기술을 생성하는 데있어 주요 현상은 선형 토토 랜드 효과와 달리 온도 구배에 비례하여 온도 구배의 제곱에 비례하는 비선형 토토 랜드 효과에 비례하는 것입니다. 기존의 선형 토토 랜드 효과와 달리,이 토토 랜드 효과는 온도 그라디언트가 반전 되더라도 생성 된 전압의 부호가 반전되지 않는다는 특징을 갖는다.

연구 컨텐츠
이 연구에서, 우리는 비선형 토토 랜드 효과를 개발하는 데 최적의 재료로서 유형 2 초전도체 인 Moge에 중점을 두었습니다. 외부 자기장이 MoGE에 적용될 때, 와류 (주 2)라는 자기 결함이 MOGE 내에서 발생합니다 (그림 1A).₃fe₅O₁₂위에서 제작 될 때 와류의 움직임은 와류의 상호 작용과 자기 재료의 자화로 인해 비선형 및 비 임원 (주 3)이되는 것으로 알려져 있습니다. 다시 말해,이 시스템에서 소용돌이의 비선형 성과 와류에서 유래 한 토토 랜드 효과로 인해 비선형 토토 랜드 효과가 생성되어야합니다.

MOGE/Y 비선형 토토 랜드 효과 데모₃fe₅O₁₂두 개의 히터를 시편에 부착하기 위해 새로운 측정 방법이 개발되었습니다 (그림 1B). 두 히터를 모두 사용하여 샘플 평면에 수직 인 온도 구배를 적용하고 온도 구배를 따른 소용돌이 운동에 의해 야기 된 모체 평면의 전압을 측정 하였다.

미래 전망
이 연구는 온도 구배의 제곱에 비례하는 새로운 토토 랜드 효과를 보여줍니다. 이 비선형 토토 랜드 효과는 온도 변동을 활용하는 감지 및 발전 요소에 대한 새로운 작동 원리 일 수 있습니다.

관련 정보

"보도 자료 1 : 도쿄 대학과 Sumitomo 화학 출시 차세대 환경 친화적 인 장치 개발을위한 소셜 협력 과정-산업계 아카데미아 협력을 통한 새로운 물리적 현상을 사용하여 연구 및 개발 촉진"(2023/3/28 )
University of Tokyo and Sumitomo Chemical Co., Ltd.는 2023 년 4 월에보다 환경 친화적 인 장치의 실제 적용을 목표로 시작하며 차세대 양자 장치의 주요 자료 중 하나가 될 것으로 예상됩니다. 우리는 "공동 연구를 수행하고 있으며이 연구 결과를 기반으로 추가 연구를 계속 개발할 것입니다.

발표자/연구원 정보

도쿄 대학 공학 대학원
Arisawa Hiroki 조교수
Fujimoto Yuto, 연구 당시 : 석사 과정
Yoshikawa Takashi 조교수
Saito Eiji 교수
Custom : Social Collaboration Course "새로운 물리적 현상을 사용한 차세대 환경 친화적 인 장치 개발"특별히 임명 된 교수
캔 : 팀 리더, 출현 재료 연구 센터, Riken
기업 : Tohoku University, Advanced Materials Science 연구소 최고 연구원

기사 정보

잡지 이름 :Nature Communications
제목 :MOGE에서의 비선형 토토 랜드 효과의 관찰/y₃fe₅O₁₂
저자 이름 :Hiroki Arisawa*, Yuto Fujimoto, Takashi Kikkawa 및 Eiji Saitoh*
doi：10.1038/s41467-024-50115-4
URL：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50115-4

Research Grant

이 연구 결과는 소셜 협력 과정에서 "새로운 물리적 현상을 사용한 차세대 환경 의식 장치 개발"에서 Sumitomo Chemical Co., Ltd.와의 공동 연구 프로젝트를 수행하고 있습니다. 또한 일본 과학 기술 기관 (JST) 전략적 창의적 연구 촉진 프로젝트 "비 클래식 스핀 통합 시스템 (JPMJCR20C1)"및 일본 과학 홍보 협회 (JSPS) 과학 연구 (JP19H05600).

용어집

(주 1) 유형 2 초전도기
일정한 자기장 (임계 필드)이 초과 할 때 자기장이 부분적으로 침투하는 상태로 이동하는 초전도체.

(주 2) Vortex
자기장이 유형 2 초전도체에 적용될 때 자기장의 침입으로 인한 자기 결함. 양자 소용돌이라고도합니다.

(참고 3) 비 재조정
한 방향 및 반대 방향으로 전송 특성이 다른 속성이 다릅니다.

연구 내용에 관한 문의

연구 세부 사항은 발표자에게 문의하십시오

도쿄 대학 공학 대학원 물리 공학과 조교수
Arisawa Hiroki
전화 : 03-5841-6853 이메일 : h.arisawa@ap.t.u-tokyo.ac.jp

도쿄 대학 공학 대학원 물리 공학과 교수
사회적 협업 강의 "새로운 물리적 현상을 사용한 차세대 환경 친화적 인 장치 개발"특별히 임명 된 교수
Riken Research Institute, Riken Research Institute의 신흥 재료 연구 센터 리더
Tohoku University의 고급 재료 과학 연구소 (WPI-AIMR) 최고 연구원
Saito Eiji
전화 : 03-5841-6505 이메일 : eizi@ap.t.u-tokyo.ac.jp

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