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>vwinchina德赢> A path to new nanofluidic devices applying spintronics technology: Substantial increase in the energy conversion efficiency of hydrodynamic power generation via spin currents

Abstract:
Researchers in the ERATO Saitoh Spin Quantum Rectification Project in the JST Strategic Basic Research Programs have elucidated the mechanism of the hydrodynamic power generation using spin currents(1) in micrometer-scale channels, finding that power generation efficiency improves drastically as the size of the flow is made smaller.

A path to new nanofluidic devices applying spintronics technology: Substantial increase in the energy conversion efficiency of hydrodynamic power generation via spin currents

日本东京|发表于2020年7月3日

在微通道,流呈现出一种状态被称为层流(2),其中微涡状液体运动在整个信道广泛和平缓地分布。这导致性质更适合于小型化,并增加了发电效率。组长守松尾等人,在2017年利用自旋电流预测流体发电的基本理论,并在本研究中,研究人员在实验上证实在层流区域中的流体发电的现象。作为实验的结果,它们证实的是,在层流区域中,能量转换效率提高了约10万次。

The characteristics of the spin fluid power generation phenomenon in laminar flows that they elucidate in this research are that an electromotive force proportional to flow velocity can be obtained, and that conversion efficiency increases as flow size decreases. Also, whereas hydroelectric power generation (also known as fluid power generation) and magnetohydrodynamic power generation(3) require additional equipment such as turbines and coils, the phenomenon in the research requires almost no additional equipment, both inside and outside of the flow channel. Due to these characteristics, application to spintronics-based nanofluidic devices such as liquid metal flow cooling mechanisms in fast breeder reactors or semiconductor devices, as well as application to flowmeters that electrically measure micro-flows, can be hoped for.

(1)自旋电流

The flow of spin angular momentum. For example, electrons have a charge (an electrical degree of freedom) and a spin angular momentum (a magnetic degree of freedom), where the flow of the former is called an electric current and the flow of the latter is called a spin current.

(2) Laminar flow

的通道内流动由流动速度,尺寸和粘度特征为主。在低流动速度在一个小尺寸的信道,粘度占主导地位,并且流体将定期流动,在层中,沿着通道轴。这被称为层流。

(3) Magnetohydrodynamic power generation

When a charged particle moves in a magnetic field, it is subjected to a force (Lorentz force) that is perpendicular to both the particle's direction of motion and the direction of the magnetic field. Particles with charges of the same polarity (positive or negative) are subjected to a force in the same direction, and move in one direction. As a result, electric charge accumulates at the destination of the particles' movement. Magnetohydrodynamic power generation is a power-generation method that uses the potential difference (electromotive force) generated from this accumulation.

这项研究是在ERATO斋藤旋JST战略基础研究发展计划的量子整改项目下进行的。是该项目的成员如下:研究总监,颖儿斋藤(教授,东京大学),组长,Sadamichi前川(理化学研究所高级研究员),组长,守松尾(在日本原子能总署原副首席研究员在中国院院士的科学版),副组长,博之中堂(在日本原子能总署副首席研究员),研究支持者,亮高桥(在日本国际原子能机构前博士后研究员的大学目前副教授,目前助手在御茶水女子大学教授)。

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欲了解更多信息,请点击这里

联系方式:
Eiji Saitoh

81-358-416-505

©日本科学技术振兴机构

如果您有任何意见,请联系us.

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