“顺磁自旋可以吸收电子 通过热量产生电力”

一个国际研究小组注意到，固体中自旋的局部热扰动即使是顺磁性材料也能把热转化为能量。 在这种情况下，不能认为旋转具有足够长的关联性。 这个效果被称为paramagnon drag thermopower，将温差转换为电压。 这一发现将带来更有效的热能收集，如将汽车废气的热量转化为电能以提高燃油经济性，或通过体热为智能服装提供动力等。

这个研究小组包括来自北卡罗莱纳州立大学、能源部橡树岭国立实验室( ornl )、中国科学院和俄亥俄州立大学的科学家。

在具有锰等磁性离子的固体中，自旋的热扰动可以相互对齐(强磁性体或反强磁性体)，也可以不对齐(顺磁性体)。 但是，在顺磁性体中旋转并不完全随机。 它们只存在短寿命、短距离、局部有序的结构——顺序结构——百万分之一十亿分之一秒，同时从两个延伸到四个原子。 在关于这项工作的新说明书中，研究者们明确了尽管有这些缺点，但即使是半导体也可以在温差中移动，随之带动自由电子，形成半导体电阻热电势。

经过一定的概念验证，该团队发现碲化锰( mnte )中的半导体电阻延伸到非常高的温度，产生比单独的电子电荷强得多的热电势。

研究小组通过将掺杂锂的mnte加热到高于其né的温度，在el温度( 34度)约250度的温度下，测试paramagnon拖动热电源的概念-材料中的自旋失去长距离磁序的温度和材料变为顺磁性。

né； 预计在el温度以上时，自旋波会导致热电势下降。 北卡罗来纳州电气、计算机工程和材料科学教授daryoosh vashaee说，该论文的共同作者论述了这项工作。 但是，没有出现预期的下降，我们希望找出原因。

在ornl中，该小组利用中子能谱在散射中子源中查明了材料中发生的情况。 请注意，即使没有持续的自旋波，局部的离子簇也会关联它们的自旋长度，产生可见的磁性变动。 ornl的材料科学家、该论文的共同作者raphael hermann先生说。 据该小组称，这些自旋波的寿命-约30飞秒-足够长来拖动电子电荷，约需要1飞秒或1，000亿分之一秒。 赫尔曼说，这是因为短自旋波会移动电荷，产生足够的热释电势，以防止预测下降。

在这项工作之前，人们认为磁铁电阻只存在于磁性材料中，不存在于顺磁性体中。 俄亥俄州立大学机械与航空空宇宙工程学教授、该论文的共同作者joseph heremans先生说。 我们知道最好的热电材料是半导体，同时在室温以上没有铁磁性半导体，所以在实用上没有考虑到磁控管会提高热电效率。 这个新发现可以调查完全不同的顺磁性半导体。 其中有很多。

中国科学院教授赵怀洲说，他注意到塞贝克系数急剧上升到接近内尔温度，同时这个超标值延伸到高温，怀疑必须与旋转有根本关系。 北京和该论文的共同通讯作者。 为此，我们组成了一个具有互补专业信息的研究小组，为这一发现奠定了基础。

vashaee说，通过减少pauli排斥电子带来的基本折衷，旋转实现了热电的新范式。 与自旋塞贝克效应的发现一样，会引起自旋角振动的新区域，其中自旋角动量向电子移动，自旋波(即磁铁)和磁化的局部热波动顺磁状态(即顺磁)可以使它们的线性动量向电子移动从而产生热能

这项研究发表在科学进步上，得到了美国国家科学基金会、空军科学研究室和美国能源部科学、基础能源科学、材料科学和工程部门的支持。 俄亥俄州立大学的研究生和共同作者郑元华、中科院的田启禄和北卡罗来纳州的mobarak h. polash为这项工作做出了同样的贡献。 ornl的spallation neutron source是doe科学的客户设施办公室。

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