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
Edistyneet kuljettajaa avustavat järjestelmät (ADAS) ja autonominen ajo voivat onnistua, kun ajoneuvoa ympäröivä ympäristö tunnistetaan tehokkaasti autonomisen navigoinnin mahdollistaviin algoritmeihin. Tässä käytetään useita anturimenetelmiä, joiden tiedot yhdistetään yhteen täydentämään toisiaan ja tarjoamaan redundanssia. Näin jokainen tekniikka voi hyödyntää omia vahvuuksiaan ja tarjota paremman yhdistetyn ratkaisun.
Bluetooth Special Interest Group on julkaissut Bluetooth-tekniikan uusimman version. Tekniikan versio 5.4 tuo erityisesti IoT-käyttöön tärkeitä uusia ominaisuuksia, joita piirien valmistajat haluavat nyt hyödyntää. Infineon on yksi ensimmäisiä 5.4-versiota siruissaan tukevia.
