Energihøstteknologi baseret på ferromagnetisk resonans

Forskere fra Graduate School of Engineering, Det er lykkedes Osaka City University at lagre elektricitet med den spænding, der genereres fra konverteringsfænomenet ferromagnetisk resonans (FMR) ved hjælp af en ultratynd magnetisk film på flere snese af nanometer.

Forskningen blev udført under ledelse af prof. Eiji Shikoh. "Vi er interesserede i effektivt at bruge jordens naturressourcer til at høste energi, " siger professoren, "og at fange energien fra elektromagnetiske bølger, der omgiver os gennem den elektromotoriske kraft (EMF), de genererer i magnetiske film under FMR, viser potentiale som en sådan måde". Deres forskning blev offentliggjort i tidsskriftet AIP fremskridt .

Ferromagnetisk resonans er en tilstand, hvor anvendelse af elektromagnetiske bølger og et elektrostatisk magnetfelt på et magnetisk medie får elektromagneterne inde i mediet til at gennemgå præcession med samme frekvens som de elektromagnetiske bølger. Som teknik, det bruges ofte til at undersøge de magnetiske egenskaber af en række medier, fra bulk ferromagnetiske materialer til nanoskala magnetiske tynde film.

"Forskning har vist, at en EMF genereres i et ferromagnetisk metal (FM), der er under FMR, " siger Yuta Nogi, første forfatter til undersøgelsen, "og vi undersøgte mulighederne for energilagring ved hjælp af to FM'er, der er meget holdbare, godt forstået, og derfor almindeligt anvendt i FMR-forskning - en jern-nikkel (Ni ₈₀ Fe ₂₀ ) og jern-kobolt (Co ₅₀ Fe ₅₀ ) legeret tynd film."

Først, holdet bekræftede, at de to legeringsfilm genererede elektricitet under ferromagnetisk resonans og fandt ud af, at Ni80Fe20 genererede omkring 28 mikrovolt, mens Co50Fe50 genererede omkring 6 mikrovolt elektricitet. For at opbevare elektriciteten, de brugte en elektronspinresonansanordning til at sætte tryk på den elektromagnetiske bølge, og enhedens elektromagnet til det statiske magnetfelt. Tilslutning af et lagerbatteri direkte til prøvens membran via en leder, holdet observerede, at begge FM-prøver med succes lagrede energi efter at have været i en tilstand af FMR i 30 minutter. Imidlertid, efterhånden som resonanstiden forlænges, mængden af ​​energi lagret med jern-nikkel-legeringsfilmen ændrede sig ikke, mens jern-koboltlegeringsfilmen oplevede en konstant stigning.

"Dette skyldes de respektive magnetfeltområder for FMR-excitationen, " konkluderer Prof. Shikoh. Efter at have undersøgt de forskellige energilagringskarakteristika for de tynde film, holdet fandt, da de var i de samme termiske tilstande under eksperimenterne, Co ₅₀ Fe ₅₀ kunne holde FMR i en detuneret tilstand, mens Ni ₈₀ Fe ₂₀ var uden for FMR-excitationsområdet. "Ved at kontrollere de termiske betingelser for FM-filmen, " fortsætter professoren, "EMF-generering under ferromagnetisk resonans kan bruges som en energihøstteknologi."

Et andet interessant punkt ved denne forskning er, at holdet fokuserede på selve EMF-generering, uafhængig af dens oprindelse. Det betyder, at så længe FMR-betingelserne er opfyldt, energi kan lagres fra elektromagnetiske bølger, vi interagerer med dagligt – for eksempel Wi-Fi på din yndlingscafé.