利用顺磁子自旋的热电效应

中能供热网：受美国国防部多学科大学研究计划资助，北卡罗来纳州立大学等研究发现，在顺磁性材料中，电子自旋的局部热扰动可以将热能转换为电能，这种效应被称为“顺磁子阻力热电效应”。

顺磁体内部一般是无规则的电子自旋，但也存在寿命短、短程、局部有序的顺磁电子。研究人员发现，顺磁子会在温差驱动下移动，推动自由电子产生热电势，并通过加热掺杂锂的碲化锰材料验证了这项结论。这种材料是一种p型反铁磁半导体，奈耳温度为304 K，具有良好的热电性。加热至304 K~900 K时，材料转为顺磁体，但热电效应不降反升。这是因为，加热后材料中的顺磁子寿命超过载流子-磁振子相互作用时间，自旋空间对应的长度大于载流子的有效玻尔半径和德布罗意波长，顺磁子可被视作磁振子，带来热电效应。实验表明，掺杂率4.5×1020cm -3 的 碲化锰材料在温度>900 K时，热电优值> 1。

这项研究提出了产生热电效应的新原理，为制备高效热电材料提供了实验支持，有望促进热电材料在能量回收等领域的应用。