செயற்கையாக லேமினேட் செய்யப்பட்ட உலோகம்/மின்கடத்தா ஹெட்டோரோஸ்ட்ரக்சர் மூலம் எதை அதிகரிக்கலாம்?

தெர்மோஎலக்ட்ரிக் பொருட்கள் வெப்பநிலை வேறுபாட்டைப் பயன்படுத்தும்போது மின்சாரத்தை உருவாக்கும் திறனைக் கொண்டுள்ளன. மாறாக, அவைகளுக்கு மின்னோட்டம் பயன்படுத்தப்படும்போது வெப்பநிலை சாய்வையும் உருவாக்க முடியும். எனவே, இந்த பொருட்கள் எலக்ட்ரானிக் சாதனங்களின் ஆற்றல் ஜெனரேட்டர்கள் மற்றும் குளிரூட்டிகள் அல்லது வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டு சாதனங்களின் ஹீட்டர்களாக பயன்படுத்தப்படும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. இந்தப் பயன்பாடுகளை உருவாக்க, குறைந்த வெப்ப ஆற்றலைப் பயன்படுத்தினாலும், உயர் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் மின்னழுத்தத்தைக் காட்டும் (தெர்மோபவர் S என்றழைக்கப்படுகிறது) தெர்மோஎலக்ட்ரிக் பொருள் தேவைப்படுகிறது. இருப்பினும், வழக்கமான தெர்மோஎலக்ட்ரிக் பொருட்கள் அதிக வெப்பநிலையில் அதிக மாற்றுத் திறனை வெளிப்படுத்துகின்றன. அதேசமயம் அறை வெப்பநிலைக்குக் கீழே உயர் மாற்று செயல்திறனைக் காட்டும் சில பொருட்கள் மட்டுமே உள்ளன.

சமீபத்தில், டோக்கியோ டெக்கின் ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு, இணை பேராசிரியர் தகயோஷி கட்டேஸ் தலைமையில், குறைந்த வெப்பநிலையில் S-ஐ கணிசமாக மேம்படுத்த ஒரு புதிய முறையை உருவாக்கியது. Nano Letters-இல் வெளியிடப்பட்ட ஒரு சமீபத்திய ஆய்வறிக்கையில், LaAlO₃ இன் இரண்டு இன்சுலேடிங் அடுக்குகளுக்கு இடையில் மாற்றப்பட்டிருக்கும் உலோக ஆக்சைடு LaNiO₃ இன் அதி-மெல்லிய படலத்தால் செய்யப்பட்ட லேமினேட் கட்டமைப்புகளில் வழக்கத்திற்கு மாறாக S இன் பெரிய விரிவாக்கம் காணப்படுவதாக குழு தெரிவித்துள்ளது.

“S-இல் எதிர்பாராத அதிகரிப்பு வழக்கமான தெர்மோஎலக்ட்ரிக் நிகழ்வால் ஏற்படவில்லை, ஆனால் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் ஃபோனான்களின் வலுவான தொடர்புகளிலிருந்து எழும் “ஃபோனான்-டிராக் விளைவு ஆகும்” என்பதை நாங்கள் தெளிவுபடுத்தினோம். ஃபோனான்-டிராக் விளைவு வலுவாக இருந்தால், பாயும் ஃபோனான்கள் வெப்பநிலை வேறுபாடு பயன்படுத்தப்படும் போது எலக்ட்ரான்கள் கூடுதல் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் மின்னழுத்தத்தை உருவாக்குகின்றன. இந்த நிகழ்வு LaNiO₃ மொத்தத்தில் காணப்படவில்லை, ஆனால் LaNiO₃ படலத்தின் அடுக்கு தடிமனைக் குறைத்து LaAlO₃ அடுக்குகளுக்கு இடையில் அதைக் கட்டுப்படுத்தும் போது தோன்றும்,” என்று டாக்டர். கடாஸ் விளக்கினார்.

LaNiO₃ படங்களின் தடிமனை வெறும் 1 nm ஆகக் குறைப்பதன் மூலமும், LaAlO₃ அடுக்குகளுக்கு இடையில் படத்தைச் சாண்ட்விச் செய்வதன் மூலமும், குழு S-ஐ குறைந்தது 10 மடங்கு அதிகரிக்க முடிந்தது. இந்த மேம்பாடு 220K வரையிலான பரவலான வெப்பநிலைகளில் காணக்கூடியதாக இருந்தது. LaNiO₃ அடுக்கில் அடைக்கப்பட்டிருக்கும் பாரிய எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் மேல் மற்றும் கீழ் LaAlO₃-இலிருந்து கசியும் பாயும் ஃபோனான்களால் மேம்படுத்தப்பட்ட எலக்ட்ரான்-ஃபோனான் தொடர்புகளிலிருந்து ஃபோனான் இழுவை விளைவு உருவானது என்று சோதனை பகுப்பாய்வுகள் வெளிப்படுத்தின.

“இந்த ஆய்வின் கண்டுபிடிப்புகள் ஆற்றல் உற்பத்தி மற்றும் எரிபொருள் பயன்பாட்டை மேம்படுத்தக்கூடிய பல்வேறு ஆக்சைடுகளின் லேமினேட் கட்டமைப்புகளை வடிவமைப்பதன் மூலம் புதிய உயர்-செயல்திறன் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் பொருட்களை ஆராய பயன்படுத்தப்படலாம்” என்று டாக்டர். கடாஸ் முடிக்கிறார்.

References:

• Gleason, K. K., & Gharahcheshmeh, M. H. (2021). Conjugated Polymers at Nanoscale: Engineering Orientation, Nanostructure, and Properties. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.
• Bhardwaj, R. G. (2020). An Experimental Study of Spin Seebeck Effect in Ferromagnetic/Semiconductor Heterostructure Thin Films. University of California, Riverside.
• Vaz, C. A. (2012). Electric field control of magnetism in multiferroic heterostructures. Journal of Physics: Condensed Matter, 24(33), 333201.
• Vaz, C. A. F., & Staub, U. (2013). Artificial multiferroic heterostructures. Journal of Materials Chemistry C, 1(41), 6731-6742.