热能转化电能的新突破:顺磁的神奇作用

    热能,亦称热量、能量,是生命的能源。人的每日劳务活动、体育运动、上课学习以及从事的其他所有活动,还有人体维持正常体温和各种生理活动,都需要消耗能量。这就如同蒸汽机需要烧煤、内燃机需要用汽油、电动机需要用电一般。

    过去,人们认为顺磁加热后不会有任何变化,但实际并非如此。我们发现了一种设计热电半导体的新方法,能够借助这种材料把热能转化为电能。在过去的 20 年里,已发现的传统热电效应效率过低,转化的能量过少,所以并未得到广泛运用。而我们的这一发现将会改变此种局面。

    磁铁是采集热能的关键所在:当磁铁的一面被加热时,温度较低的另一面会获得更多磁性,产生自旋,进而推动磁铁中的电子,形成电流。

    然而,矛盾之处在于,磁铁受热时会丧失大部分磁性,变成顺磁,即“差不多算是磁铁,但严格来讲并非磁铁”。正因如此,在此次研究之前,从没有人考虑过用顺磁来收集热能,因为科学家们觉得顺磁无法收集能量。而此次研究团队发现,顺磁磁振子能够将电子推动 10 - 15 秒,这足以让顺磁收集到充足的能量。

    参与此次研究的科学家们来自美国俄亥俄州立大学、北卡罗来纳州立大学以及中国科学院。该研究与美国能源部橡树岭国家实验室联合进行,并得到了美国国家科学基金会、美国空军科学研究办公室以及美国能源部的支持。 

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