Un team di ricercatori, affiliato con UNIST ha recentemente introdotto una nuova classe di materiali magnetici per spin caloritronica. Pubblicato nel numero di febbraio 2021 di Comunicazioni sulla natura , le applicazioni STE dimostrate di una nuova classe di magneti apriranno la strada al riciclaggio versatile del calore di scarto onnipresente. Questa svolta è stata guidata dal professor Jung-Woo Yoo e dal suo team di ricerca presso il Dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali dell'UNIST.

Spin thermoelectrics è una tecnologia termoelettrica emergente che offre la raccolta di energia dal calore di scarto. Ciò ha attirato un notevole interesse di ricerca con i potenziali vantaggi della scalabilità e dell'efficienza di conversione dell'energia, grazie a percorsi ortogonali per il flusso di calore e di carica. Però, gli isolanti magnetici precedentemente utilizzati per i termoelettrici di spin pongono sfide per lo scale-up a causa dell'elaborazione ad alta temperatura e della difficoltà nella deposizione di grandi aree, ha notato il gruppo di ricerca.

In questo studio, il team di ricerca ha introdotto un magnete a base di molecole, Cr-PBA, come isolante magnetico alternativo per la conversione di energia termica-elettrica mediata da magnon. Secondo il gruppo di ricerca, il film magnetico molecolare studiato ha diverse caratteristiche vantaggiose rispetto agli isolanti magnetici inorganici in termini di applicazioni di spin TE (STE). Infatti, comporta percorsi sintetici versatili suscettibili di deposizione su vasta area a temperatura ambiente, oltre alla debole interazione spin-reticolo e alla bassa conduttività termica.

"La crescita di Cr-PBA è stata effettuata a temperatura ambiente utilizzando il metodo di deposizione elettrochimica (ECD), che potrebbe offrire una produzione scalabile di film sottili, " ha osservato il gruppo di ricerca. "Questa tecnica di deposizione può essere facilmente adattata per la vasta area e la produzione di massa di film sottili, che può vantare un importante merito di STE, questo è, scalabilità su vasta area."

Secondo il gruppo di ricerca, varie altre metodologie, come la pittura e la stampa, può essere utilizzato anche per lo sviluppo del film PBA. Hanno anche notato che la generazione e il trasferimento di magnon sono processi essenziali per la raccolta di energia STE, così come la tecnologia dell'informazione Magnon. I risultati sperimentali hanno anche indicato che le eccitazioni dei magnon a bassa energia in questa classe di magneti erano molto più forti di quelle nei tipici magneti inorganici. Oltretutto, gli studi di risonanza ferromagnetica hanno mostrato una costante di smorzamento di Gilbert estremamente bassa, che indica una bassa perdita di magnon generati dal calore. Per di più, la bassa conduttività termica determinata nel film magnetico a base di molecole studiate è un vantaggio accessorio per la raccolta di energia STE perché aiuta a mantenere un gradiente di temperatura più elevato attraverso il film, ha notato il gruppo di ricerca.

"Il nostro studio mostra che le eccitazioni e i trasferimenti di magnon in questo magnete ibrido sono molto efficienti, suggerendo magneti a base di molecole, insieme alla loro versatilità sintetica, potrebbero essere alternative eccezionali per varie applicazioni della spin caloritronica e della spintronica magnon, ", ha affermato il gruppo di ricerca.

I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati nel numero di febbraio 2021 di Comunicazioni sulla natura . Questo studio è stato condotto congiuntamente dal Professor Joonki Suh (Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, UNISTA), Professor Byoung-Chul Min (Korea Institute of Science and Technology, KIST), e due laureati del Dipartimento di Scienza e ingegneria dei materiali dell'UNIST:il dott. Jungmin Park (KBSI) e il professor Mi-Jin Jin (Dankook University).