20.03.2009
На рисунке: «Спин-аккумулятор» размером с человеческий волос. Внизу – увеличенное изображение центральной части батареи с вкраплениями наномагнитов – «рабочей части» прибора. (Credit: Pham Nam Hai).
Nam Hai, Shinobu Ohya, Masaaki Tanaka, Stewart E. Barnes & Sadamichi Maekawa. Electromotive force and huge magnetoresistance in magnetic tunnel junctions. Nature, 2009; DOI: 10.1038/nature07879
Ученые из Университета Майами, Университета Токио и Университета Тохоку (Япония) показали, как работает аккумулятор на спинах, который заряжается в сильном магнитном поле. Такой аккумулятор представляет собой сэндвич из магнитных и немагнитных пленок с вкраплениями наномагнитов из MnAs. Фактически ученые получили магнитное туннельное соединение (magnetic tunnel junction - MTJ), в котором возникает эдс (электродвижущая сила) согласно закону Фарадея. Только возникающий ток оказывается спин-поляризованным.
В отличие от обычных аккумуляторов, в которых электрический ток возникает в результате химических реакций, новая технология превращает магнитную энергию в электрическую напрямую при магнитном квантовом туннелировании электронов. Мы предсказывали это явление, но не предполагали, что наше устройство будет производить в сотни раз большую разность напряжений, да еще в течение десятков минут, а не миллисекунд, как мы ожидали, рассказывает Стюарт Барнс (Stewart E. Barnes, of the College of Arts and Sciences) из Университета Майами.
Секрет технологии – в использовании наномагнитов в магнитном туннельном соединении. Обычная электродвижущая сила отсутствует в электронных схемах и статических магнитных полях. Но ученые предсказывали, что в таких условиях может наблюдаться эдс спинового происхождения в микросхемах из ферромагнитных материалов. Ее и наблюдали ученые в наномагнитах из MnAs. Эдс возникала примерно на 2-15 минут, а колоссальное магнитное сопротивление вырастало при некоторой разности напряжений до 100 000 процентов.
Такая батарейка размером с человеческий волос потенциально способна запасать энергию, которая позволит автомобилю проехать несколько километров. Ее возможности превысят эффективность любых современных батарей, говорит Барнс.
Применения новой технологии бесконечны, утверждают авторы разработки. Ее можно использовать для создания компьютерных жестких дисков без движущихся частей, которые смогут работать намного быстрее, будут менее дорогими и используют меньше энергии, чем современные. Огромная магниторезистивность и эдс найдут применение в высокочувствительных магнитных сенсорах. В будущем новые батареи смогут питать энергией автомобили.
Сегодня магниты используют повсеместно: в мобильных телефонах и автомобилях, холодильниках и игрушках. И даже небольшой прогресс в понимании их работы, который может улучшить магнитные устройства, приведет к значительному выигрышу в экономике и энергетике, считает Барнс.
http://www.physorg.com/news156011642.html
