Uma equipe de pesquisadores, afiliado com UNIST introduziu recentemente uma nova classe de materiais magnéticos para caloritrônicos spin. Publicado na edição de fevereiro de 2021 da Nature Communications , as aplicações de STE demonstradas de uma nova classe de ímãs abrirão o caminho para a reciclagem versátil de calor residual onipresente. Esta descoberta foi liderada pelo Professor Jung-Woo Yoo e sua equipe de pesquisa no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da UNIST.

A termoelétrica Spin é uma tecnologia termoelétrica emergente que oferece coleta de energia do calor residual. Isso atraiu interesse de pesquisa substancial com as vantagens potenciais de escalabilidade e eficiência de conversão de energia, graças aos caminhos ortogonais para o fluxo de calor e carga. Contudo, isoladores magnéticos usados ​​anteriormente para termoelétricas de spin representam desafios para aumento de escala devido ao processamento de alta temperatura e dificuldade na deposição de grandes áreas, observou a equipe de pesquisa.

Neste estudo, a equipe de pesquisa apresentou um ímã baseado em molécula, Cr-PBA, como um isolador magnético alternativo para a conversão de energia térmica em elétrica mediada por magnon. De acordo com a equipe de pesquisa, o filme magnético molecular estudado tem várias características vantajosas sobre os isoladores magnéticos inorgânicos em termos de aplicações de spin TE (STE). De fato, envolve rotas sintéticas versáteis, passíveis de deposição de grande área à temperatura ambiente, além de fraca interação spin-rede e baixa condutividade térmica.

"O crescimento de Cr-PBA foi feito à temperatura ambiente, empregando o método de deposição eletroquímica (ECD), que poderia oferecer produção escalonável de filmes finos, "observou a equipe de pesquisa." Esta técnica de deposição pode ser facilmente adaptada para a grande área e produção em massa de filme fino, que pode se orgulhar de um importante mérito do STE, isso é, escalabilidade para grandes áreas. "

De acordo com a equipe de pesquisa, várias outras metodologias, como pintura e impressão, também pode ser utilizado para desenvolver o filme PBA. Eles também observaram que a geração e transferência de magnons são processos essenciais para a coleta de energia STE, bem como tecnologia da informação magnon. Os resultados experimentais também indicaram que as excitações dos magnões de baixa energia nesta classe de íman eram muito mais fortes do que nos ímanes inorgânicos típicos. Além do mais, os estudos de ressonância ferromagnética exibiram uma constante de amortecimento de Gilbert extremamente baixa, o que indica uma baixa perda de magnons gerados por calor. Além disso, a baixa condutividade térmica determinada no filme magnético à base de molécula estudado é um benefício acessório para a coleta de energia de STE porque auxilia na manutenção de um gradiente de temperatura mais alto em todo o filme, observou a equipe de pesquisa.

"Nosso estudo mostra que as excitações e transferências de magnons neste ímã híbrido são muito eficientes, sugerindo ímãs baseados em moléculas, junto com sua versatilidade sintética, podem ser excelentes alternativas para várias aplicações de caloritrônica spin, bem como spintrônica magnônica, "disse a equipe de pesquisa.

Os resultados desta pesquisa foram publicados na edição de fevereiro de 2021 da Nature Communications . Este estudo foi conduzido em conjunto pelo Professor Joonki Suh (Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, UNIST), Professor Byoung-Chul Min (Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia, KIST), e dois graduados do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da UNIST - Dr. Jungmin Park (KBSI) e o professor Mi-Jin Jin (Dankook University).