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手机免充电时代来了?新材料可实现无能耗发电


2016/1/1  编辑:admin 来源:本站整理

中国和日本科学家在低耗能电子设备的研发方面取得了关键性进展。 使用一种叫做“拓扑绝缘体”的新材料,该团队找到了不需外部能量就可以在室温下产生电流的方法。 这一发现可能预示着低耗能免充电电子产品的问世。

手机免充电时代来了?新材料可实现无能耗发电

   手机不用充电的时代就要到来了吗?日本和中国的研究者可能已经发现了研发低能耗电子设备的关键。 使用一种叫做“拓扑绝缘体”的材料,可以在室温下产生电流,不仅不需要外部充电,还没有能量损耗。

  研究显示,拓扑绝缘材料中的非磁性原子可以作为其他原子间的磁作用的媒介,创建一个不发生能量损失的体系。 该材料的铁磁特性(或高磁化系数)可导致电流产生。

  1980年代,研究人员第一次发现了电流在不丢失能量的情况下在边界运动的效应,称为“量子霍尔效应”。 但直到现在,这种系统的获得仍然需要低温环境和大型外部磁场。   而此次研究人员尝试运用铁磁性拓扑绝缘体,如铬掺杂铋锑碲三元化合物来解决这一难题。   这种材料既非导体,也非绝缘体,它的内部是绝缘的,但是在表面或边界却拥有金属特性。 电流只产生在边界或表面极薄的一层中,可在低温下自动产生,并且能量不会损耗。   为了更好地了解铬在掺杂铋锑碲三元化合物后磁化系数如此之高的原因,科学家对其进行了检验。   结果发现,其中的铬扮演着一个原子大小的微小磁体的角色。 不过尽管这一元素的南北磁极以一种有助于磁化的方式排列,但由于原子太过分散,无法真正实现磁化。 这时材料中的无磁性原子锑和碲在铬原子中起到了促进磁化的媒介作用。

材料的铁磁特性——或者说高磁化系数——使得电流产生。 研究人员在1980年代首次发现了电流可以沿边界运动,而不产生能量损耗的效应,即“量子霍尔效应”。 直到如今,要获得这种体系还需要极度低温的环境和大型外部磁场。

这些发现对低耗能电子产品研发可能产生至关重要的作用。 “希望这一成果未来可以带来在室温下操作的新材料的发明。 ”日本广岛大学教授、研究组成员木村章男说。

 

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