Исследование проводилось под руководством проф. Эйдзи Шико. «Мы заинтересованы в эффективном использовании природных ресурсов Земли для сбора энергии», – заявляет профессор, – «и улавливание энергии окружающих нас электромагнитных волн посредством электродвижущей силы (ЭДС), которую они генерируют в магнитных пленках в условиях FMR, демонстрирует потенциал как один из таковых. способ."Их исследование было опубликовано в журнале AIP Advances.
Ферромагнитный резонанс – это состояние, при котором приложение электромагнитных волн и электростатического магнитного поля к магнитной среде заставляет электромагниты внутри среды претерпевать прецессию с той же частотой, что и у электромагнитных волн. Как метод, он часто используется для исследования магнитных свойств различных сред, от объемных ферромагнитных материалов до тонких магнитных пленок нанометрового размера.
«Исследования показали, что ЭДС генерируется в ферромагнитном металле (FM), который находится под действием FMR, – утверждает Юта Ноги, первый автор исследования, – и мы исследовали возможности накопления энергии с использованием двух FM, которые являются очень прочными, хорошо изученными, и поэтому обычно используется в исследованиях FMR – тонкая пленка из сплавов железо-никель (Ni80Fe20) и железо-кобальт (Co50Fe50)."
Во-первых, команда подтвердила, что две пленки из сплава генерируют электричество в условиях ферромагнитного резонанса, и обнаружили, что Ni80Fe20 генерирует около 28 микровольт, а Co50Fe50 генерирует около 6 микровольт электричества. Для хранения электричества они использовали устройство электронного спинового резонанса для создания давления на электромагнитную волну и электромагнит устройства для статического магнитного поля.
Подключив аккумуляторную батарею непосредственно к мембране образца через проводник, команда заметила, что оба образца FM успешно сохраняют энергию после пребывания в состоянии FMR в течение 30 минут. Однако по мере увеличения времени резонанса количество энергии, запасенной пленкой из сплава железо-никель, не изменялось, в то время как пленка из сплава железо-кобальт постоянно увеличивалась.
«Это связано с соответствующими диапазонами магнитного поля для возбуждения ФМР», – заключает проф.
Шико. Изучив различные характеристики накопления энергии тонких пленок, команда обнаружила, что, когда они находились в одинаковых тепловых состояниях во время экспериментов, Co50Fe50 мог поддерживать FMR в расстроенном состоянии, в то время как Ni80Fe20 находился за пределами диапазона возбуждения FMR. «Правильно контролируя тепловые условия FM-пленки, – продолжает профессор, – генерацию ЭДС при ферромагнитном резонансе можно использовать в качестве технологии сбора энергии."
Еще один интересный момент в этом исследовании заключается в том, что команда сосредоточилась на самой генерации ЭМП, независимо от ее происхождения.
Это означает, что пока выполняются условия FMR, энергия может накапливаться из электромагнитных волн, с которыми мы взаимодействуем ежедневно – например, Wi-Fi в вашем любимом кафе.