Tällä hetkellä lämpösähköiset generaattorit ovat harvinaisuuksia, joita käytetään pääasiassa erikoissovelluksissa. Teksasin yliopiston konetekniikan lehtori Anveeksh Koneru tutkii uutta menetelmää hukkalämmön talteen ottamiseksi hyödyntämällä elektronien kvanttimekaanisia liikkeitä spinpolarisoiduissa materiaaleissa.
Hiukkasten fysiikassa spin on perusmuoto kulmamomenttia, joita kantavat peruspartikkelit, komposiittihiukkaset (hadronit) ja atomiytimet. Spin Hall - mekanismin avulla on osoitettu, että jännite voidaan tuottaa käyttämällä ferromagneettiseen materiaaliin kiinnitetyn metallikontaktin spinpopulaatioiden eroja.
Japanilaiset tutkijat esittelivät kokeellisesti tämän jo vuonna 2008, mutta tähän mennessä ei ole löytynyt sen optimaalista mallia.
Koneru uskoo, että kobolttioksidissa hän on ehkä löytänyt oikean materiaalin sähköisen energiantuoton hyödyntämiseen. Kobolttioksideilla on ainutlaatuinen kyky hyväksyä korvaavia siirtymämetallien kationeja, mikä mahdollistaa niiden sekoittamisen nikkelin, kuparin, mangaanin tai sinkin kanssa.
Näillä metalleilla on magneettisia ominaisuuksia, jotka voivat lisätä ylös- ja alaspäin spinnaavien elektronien erottumista ja parantaa lämmön muuntamista sähköksi.
- Materiaalin tulisi olla hyvä sähköjohde mutta huono lämmönjohde, mutta sen kokeilemiseksi tutkijoiden pitäisi valmistaa tuhansia eri materiaalien kombinaatioita. Sen sijaan yritämme teoreettisesti laskea, mikä on materiaalin optimaalinen kokoonpano korvikkeilla, kertoo Koneru.
Vuodesta 2018 alkaen Koneru on käyttänyt supertietokoneita Texas Advanced Computing Centerissä (TACC) testatakseen virtuaalisesti erilaisia kobolttioksideja erilaisilla nikkelin ja sinkin korvaajilla. - Jokainen kalibrointi 30-40 tuntia laskenta-aikaa, ja meidän on tutkittava vähintään 1000-1500 eri kokoonpanoa. Se vaatii valtavan laskennan ja sitä TACC tarjoaa, Koneru kuvaa.
Erityisen ohjelmiston avulla he pystyivät laskemaan fyysiset ominaisuudet kullekin kokoonpanolle. Niitä käytettiin sitten tavanomaisten varausten ja spinien kuljetuslaskelmien tekoon, mikä kertoi tutkijoille, kuinka hyvin kobolttioksidin kokoonpano voi muuttaa lämmön sähköksi.
Vaikka tulokset ovat vielä alkuvaiheessa, tulokset ovat olleet lupaavia. Kun Koneru on löytänyt optimaalisen materiaalin, hän toivoo voivansa suunnitella pastan, jota voitaisiin soveltaa auton pakoputkeen muuntamaan hukkalämpöä sähköksi. Hän arvioi, että tällainen ratkaisu voisi maksaa alle 500 dollaria ajoneuvoa kohti ja se voisi vähentää kasvihuonekaasupäästöjä satoja miljoonia tonneja vuodessa.
- Nanomateriaalien viimeaikaisen kehityksen ja nanomateriaalien laskennallisten kalibrointien ansiosta spin-lämpömateriaalit voivat olla keskeisessä asemassa tulevaisuuden energiamuunnoksessa, toivoo Koneru.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 8.5.2019
Autoteollisuus on siirtymässä yhä monimutkaisempiin ohjelmistopohjaisiin järjestelmiin, joissa virheetön ohjelmisto on elintärkeää turvallisuuden ja suorituskyvyn varmistamiseksi. Ohjelmiston laatu ja luotettavuus eivät ole enää vain valinnaisia ominaisuuksia, vaan kriittisiä vaatimuksia erityisesti autonomisessa ajamisessa, kehittyneissä kuljettajaa avustavissa järjestelmissä (ADAS) ja yhdistetyissä ajoneuvojärjestelmissä.
Kestävä digitaalinen infrastruktuuri on kriittinen, jotta tietoliikenneverkot voidaan tehokkaasti valjastaa tekoälyinnovaatioiden ja pilvipohjaisten palveluiden tarpeisiin. Tekoälyyn liittyvien datarikkaiden sovellusten lisääntyvä kysyntä edellyttää tietoliikenneverkkoa, joka kykenee käsittelemään suuria tietomääriä alhaisella viiveellä, kirjoittaa Orange Businessin kumppaniratkaisuista vastaava Carl Hansson.
Euroopan unioni ottaa merkittävän askeleen avaruusteknologian kehittämisessä allekirjoittamalla sopimuksen uuden IRIS²-satelliittijärjestelmän toteuttamisesta. Tämä 290 satelliitin verkko on suunniteltu vahvistamaan Euroopan itsenäisyyttä ja turvallista yhteydenpitoa.
Jotta voidaan vastata uuden teknologian vaatimuksiin ja pitää järjestelmät toimimassa ”kellon tavoin”, on aika harkita ajoitusratkaisuja uudelleen. Tässä kaksiosaisessa "Precision Timing" -artikkelissa opit, miksi mikroelektromekaanisiin järjestelmiin eli MEMS-komponentteihin perustuvat piiajoituslaitteet päihittävät kvartsin elektroniikkasuunnittelun uudella aikakaudella. 
Matalatehoisten langattomien ratkaisujen asiantuntija Nordic Semiconductor ja eSIM-ratkaisuja kehittävä Kigen ovat julkistaneet yhteistyön, joka sujuvoittaa massiivisten IoT-verkkojen käyttöönottoa. Yhdessä he esittelevät CES 2025 -messuilla ratkaisun, joka yhdistää Nordic Semiconductorin nRF9151-moduulin ja Kigenin SGP.32 IoT eSIM-teknologian sekä laitteiden hallinta-alustan.
