Ingrid Fadelli , Phys.org

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləria, Sıfır maqnit sahəsində qeyri-maqnit materiallarda qeyri-xətti Nernst effektinin sxematik diaqramı. b, Üçqatlı qrafendə qeyri-xətti Nernst effektindən və maqnit materiallarında anomal Nernst effektindən əldə edilən Nernst əmsalı. Kredit: Təbiət Nanotexnologiyası (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01963-8

Termoelektrik enerjiyə çevrilmə olaraq da bilinən istilikdən elektrik enerjisinin istehsalı müxtəlif real dünya tətbiqləri üçün faydalı olduğunu sübut etdi. Məsələn, çətin mühitlərdə kosmik ekspedisiyalar və hərbi missiyalar zamanı enerji istehsalı, eləcə də sənaye zavodlarından, elektrik stansiyalarından və hətta nəqliyyat vasitələrindən hasil edilən tullantı istiliyinin bərpası üçün faydalı olduğunu sübut etdi.

İstiliyin elektrikə uğurlu çevrilməsi Seebeck effekti və Nernst effekti kimi tanınan iki fərqli təsirdən birinə əsaslanır. Seebeck effekti iki fərqli material müxtəlif temperaturda olan iki qovşaqda birləşdirildikdə baş verir ki, bu da döngədə axan elektrik cərəyanı yarada bilər. Nernst effekti, əksinə, temperatur gradienti olan bir materialda eninə gərginliyin yaranmasına səbəb olur.

İndiyə qədər Nernst effekti ilk növbədə xarici maqnit sahəsi tətbiq etməklə və ya maqnit materiallarından istifadə etməklə, zamanın əks simmetriyasını pozan sistemlərdə nümayiş etdirilmişdir . Yenə də son fizika nəzəriyyələri qeyri-xətti Nernst effektinin (NNE) qeyri-maqnit materiallarda, ən əsası, sıfır xarici maqnit sahəsinin altında yarana biləcəyi fikrini təqdim etdi.

Fudan Universiteti və Pekin Universitetinin tədqiqatçıları bu ideyanı ilk dəfə olaraq eksperimental şəraitdə həyata keçiriblər. Onların “Nature Nanotechnology” jurnalında dərc olunmuş məqaləsi ABA üçqatlı qrafen kimi tanınan üçqatlı qrafenin inversiya simmetriyasını pozan formasında böyük qeyri-xətti Nernst effektinin müşahidə edildiyini bildirir.

“Tədqiqatımız termoelektrik sahəsindəki unikal çağırışlardan və imkanlardan ilhamlandı”, – məqalənin baş müəllifi Pan He Phys.org-a bildirib. “Adi Nernst effekti, temperatur qradiyentindən eninə gərginlik yaradan termoelektrik hadisə, adətən, tez-tez bir maqnit sahəsi ilə zamanın əks simmetriyasını pozmağı tələb edir. Bu tələb termoelektrik cihazların miniatürləşdirilməsi və inteqrasiyası üçün əhəmiyyətli bir problem yaradır. Yenə də bu yaxınlarda NE adlanan nəzəri yeni tipli proqnozlar təklif etdi.”

NNE-nin xarici maqnit sahəsinin tətbiqinə ehtiyac olmadan qeyri-maqnit materiallarda meydana gəldiyi fərziyyə edilmişdir. Bu, istiliyi elektrik enerjisinə çevirə bilən cihazların inkişafı üçün çox faydalı ola bilsə də, bu təsirin eksperimental olaraq həyata keçirilməsi indiyə qədər çətin idi.

“Bizim əsas məqsədimiz bu effekti eksperimental olaraq müşahidə edən və son nəzəri proqnozları təsdiqləyən birinci olmaq idi” dedi. “Qeyri-maqnitli ABA üçqatlı qrafendə NNE-ni müşahidə etmək üçün əvvəlcə nümunə üzrə yerli temperatur qradiyentini dəqiq idarə etmək və ölçmək üçün mikrofabrika qızdırıcıları və termometrləri olan yüksək keyfiyyətli Hall bar cihazları hazırlamalı olduq. Daha sonra biz alternativ istilik qradiyenti altında aşağı tezlikli elektrik harmonik ölçmələrindən istifadə etdik. Ən qeyri-xətti effekti aşkar etmək üçün.”

O və həmkarları qızdırıcıya sinusoidal cərəyan (yəni, müəyyən bir sxemə uyğun olaraq rəvan və dövri olaraq istiqaməti dəyişən cərəyan) tətbiq etdilər. Bu, materialda normal tezliyindən iki dəfə dəyişən temperatur qradiyentinə səbəb oldu.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Tədqiqatçılar müəyyən etdilər ki, NNE nəticədə materialda dördüncü harmonik eninə gərginlik kimi təzahür edir, ənənəvi Nernst effektinin xətti reaksiyasından fərqli olaraq, onların yaratdığı temperatur qradiyentinə ikinci dərəcəli cavabı təmsil edir.

“Bizim işimiz sıfır maqnit sahəsi altında qeyri-maqnit materialda nəhəng NNE-nin ilk eksperimental müşahidəsini təqdim edir” dedi. “Biz ABA üçqatlı qrafenində 2 K-da 300 µVK ^-1- ə qədər nəhəng effektiv Nernst əmsalı ölçdük ki , bu da sıfır maqnit sahəsində maqnit materiallarında bildirilmiş ən yüksək dəyərlərdən təxminən iki dəfə böyükdür.”

Komandanın xarici maqnit sahəsinə ehtiyac olmadan üçqatlı qrafendə NNE-nin ilk müşahidəsi müxtəlif praktiki təsirlərə malik ola bilər. Ən əsası, maqnit materiallarına və ya xarici maqnit sahələrinə ehtiyac olmadan termoelektrik enerjinin yığılması üçün alternativ həll təklif edir. Gələcəkdə, müxtəlif real mühitlərdə tətbiq oluna bilən daha yığcam termoelektrik cihazların hazırlanması üçün komandanın eksperimental üsullarından istifadə etmək olar.

“Bizim işimiz gələcək tədqiqatlar üçün bir neçə maraqlı istiqamət açdı” dedi. “Əsas məqsəd, NNE-ni aşağı temperatur müşahidələrimizdən (12 K-dən aşağı) otaq temperaturuna qədər genişləndirməkdir ki, bu da daha geniş praktik tətbiqlər üçün vacibdir. Biz bu effekti daha yüksək temperaturlarda və digər mexanizmlərdən nümayiş etdirə biləcək digər zamanın dəyişməsi ilə dəyişən invariant və qeyri-centrosimmetrik materialları araşdırmağı planlaşdırırıq.”

Növbəti tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, O və həmkarları müşahidə etdikləri NNE-nin optimallaşdırılması üzərində işləməyi planlaşdırırlar. Bundan əlavə, onlar xarici maqnit sahələrindən istifadə edərək effekti modulyasiya etməyə çalışmaq istəyirlər.

“Nəhayət, biz 2D sistemlərin məhdudiyyətlərini aradan qaldırmaq üçün NNE-ni üç ölçülü toplu materiallarda həyata keçirməyi hədəfləyirik” dedi.

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış , Liza Lok tərəfindən redaktə edilmiş və Endryu Zinin tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Hao Liu və digərləri, Sıfır maqnit sahəsində üçqatlı qrafendə qeyri-xətti Nernst effekti, Təbiət Nanotexnologiyası (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01963-8

Jurnal məlumatı: Təbiət Nanotexnologiyası 

© 2025 Science X Network