Un equipo internacional de investigadores obtuvo nuevos conocimientos sobre las ondas de giro magnéticas. Las ondas de giro pueden evolucionar en materiales eléctricamente no conductores dados un gradiente de temperatura específico y luego convertirse en energía eléctrica en una capa metálica adyacente. Por lo tanto, la energía térmica se puede convertiren energía eléctrica. Este principio recientemente descubierto permite pensar en nuevas formas de recuperar el calor residual y puede mejorar una gran variedad de procesos para ser más eficientes energéticamente y ambientalmente sostenibles. El proyecto de investigación conjunta involucra a investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz JGU, el Instituto Walther Meißner para la Investigación de Baja Temperatura en Garching, la Universidad de Tohoku en Japón, y la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos. El trabajo de investigación resultante fue publicado en la revista científica Comunicaciones de la naturaleza .
Las ondas de giro, o magnones, son excitaciones fundamentales en materiales magnéticos que transportan energía y momento angular. Este último permite utilizarlos para la transmisión de información dentro de sólidos magnéticos. Dado que su existencia está ligada a la de los sólidos magnéticos,son difíciles de medir. Esta circunstancia provocó bastantes dificultades con respecto a la demostración de teorías fundamentales sobre las propiedades de los materiales magnéticos. En un proyecto conjunto, los investigadores involucrados pudieron demostrar que incluso en sistemas complejos que consisten en muchosátomos magnéticos, los magnones pueden excitarse térmicamente haciendo uso del efecto de Seebeck de spin recientemente entendido. Estos resultados muestran además que el efecto de Seebeck de spin se puede emplear para explorar propiedades fundamentales de tales sistemas de una manera simple y así deducir la compleja interacción delos constituyentes
El efecto Spin Seebeck representa un llamado efecto termoeléctrico de espín, que permite la conversión de energía térmica en energía eléctrica. Contrariamente a los efectos termoeléctricos convencionales, también permite la recuperación de energía térmica en aisladores magnéticos en combinación con un metal delgadoLos investigadores de la Universidad de Mainz han podido demostrar recientemente que el origen del efecto Seebeck de espín puede entenderse como ondas de espín excitadas térmicamente dentro del sólido magnético. Estas ondas de espín térmicas presentan una forma hasta ahora sin explotar para la recuperación de energía del calor residual..
Después de este descubrimiento, los investigadores comenzaron las investigaciones de materiales más complejos, llamados ferrimagnets. A diferencia de los materiales ferromagnéticos simples, los ferrimagnets poseen una dependencia de la magnetización de la temperatura no trivial, como resultado de una interacción compleja de sus diferentes subredes magnéticas.haciendo uso de las mediciones Seebeck de spin dependientes de la temperatura de los materiales ferrimagnéticos, fue posible deducir características de señal características y, por lo tanto, únicas. Estas características se remontan al origen magnónico del efecto y, por lo tanto, permiten obtener una nueva idea de los magnones térmicos ydistribución.
"Al ver el complicado comportamiento de la señal por primera vez, no pensé que se pudiera aprender mucho sobre la interacción compleja e intrínseca dentro de los materiales. Todo esto solo ha sido posible gracias a la excelente colaboración con nuestros colegas nacionales e internacionales", dijo Andreas Kehlberger, quien recientemente terminó su doctorado en el grupo de investigación del profesor Mathias Kläui, apoyado por un estipendio de la Escuela de Graduados de Excelencia" Ciencia de Materiales en Mainz "MAINZ en la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz.
"Estoy muy contento de que este emocionante resultado surgió en la cooperación de un candidato a doctorado de mi grupo en la Escuela Superior de Excelencia MAINZ junto con compañeros de trabajo de Garching en el marco del Programa Prioritario de Transporte Calórico Giro, financiadopor la Fundación Alemana de Investigación ", enfatizó el Profesor Mathias Kläui, Director de la Escuela de Graduados de Excelencia MAINZ en la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz." Muestra que la investigación compleja solo es posible en equipos, por ejemplo con fondos del programa DAAD SpinNet de intercambio con TohokuUniversidad."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universität Mainz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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