Onderzoekers van de Graduate School of Engineering, Osaka City University is erin geslaagd om elektriciteit op te slaan met de spanning die wordt gegenereerd door het conversiefenomeen van ferromagnetische resonantie (FMR) met behulp van een ultradunne magnetische film van enkele tientallen nanometers.

Het onderzoek is uitgevoerd onder leiding van prof.dr. Eiji Shikoh. "We zijn geïnteresseerd in het efficiënt gebruiken van de natuurlijke hulpbronnen van de aarde om energie te oogsten, ’ zegt de hoogleraar, "en het opvangen van de energie van elektromagnetische golven die ons omringen door de elektromotorische kracht (EMF) die ze genereren in magnetische films onder FMR, toont potentieel als een dergelijke manier". Hun onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift AIP-vooruitgang .

Ferromagnetische resonantie is een toestand waarin het toepassen van elektromagnetische golven en een elektrostatisch magnetisch veld op een magnetisch medium ervoor zorgt dat de elektromagneten in het medium precessie ondergaan met dezelfde frequentie als die van de elektromagnetische golven. Als techniek, het wordt vaak gebruikt om de magnetische eigenschappen van verschillende media te onderzoeken, van ferromagnetische bulkmaterialen tot magnetische dunne films op nanoschaal.

"Onderzoek heeft aangetoond dat een EMF wordt gegenereerd in een ferromagnetisch metaal (FM) dat onder FMR staat, " zegt Yuta Nogi, eerste auteur van de studie, "en we hebben de mogelijkheden voor energieopslag onderzocht met behulp van twee FM's die zeer duurzaam zijn, goed begrepen, en dus veel gebruikt in FMR-onderzoek – een ijzer-nikkel (Ni ₈₀ Fe ₂₀ ) en ijzer-kobalt (Co ₅₀ Fe ₅₀ ) legering dunne film."

Eerst, het team bevestigde dat de twee legeringsfilms elektriciteit genereerden onder ferromagnetische resonantie en ontdekte dat Ni80Fe20 ongeveer 28 microvolt opwekte, terwijl Co50Fe50 ongeveer 6 microvolt elektriciteit opwekte. Om de elektriciteit op te slaan, ze gebruikten een elektronenspinresonantieapparaat om de elektromagnetische golf onder druk te zetten, en de elektromagneet van het apparaat voor het statische magnetische veld. Een accu rechtstreeks op het membraan van het monster aansluiten via een geleider, het team merkte op dat beide FM-monsters met succes energie hebben opgeslagen nadat ze gedurende 30 minuten in een staat van FMR waren geweest. Echter, naarmate de resonantietijd langer werd, de hoeveelheid energie opgeslagen met de film van ijzer-nikkellegering veranderde niet, terwijl de film van ijzer-kobaltlegering een gestage toename zag.

"Dit komt door de respectieve magnetische veldbereiken voor de FMR-excitatie, " concludeert prof. Shikoh. Bij het onderzoeken van de verschillende energieopslagkenmerken van de dunne films, ontdekte het team toen ze zich tijdens de experimenten in dezelfde thermische toestand bevonden, Co ₅₀ Fe ₅₀ FMR in een ontstemde toestand kunnen houden, terwijl Ni ₈₀ Fe ₂₀ was buiten het FMR-excitatiebereik. "Door de thermische omstandigheden van de FM-film op de juiste manier te beheersen, ’ vervolgt de professor, "EMF-opwekking onder ferromagnetische resonantie kan worden gebruikt als technologie voor het oogsten van energie."

Een ander interessant punt over dit onderzoek is dat het team zich richtte op het genereren van EMV zelf, onafhankelijk van zijn oorsprong. Dit betekent dat zolang aan de FMR-voorwaarden wordt voldaan, energie kan worden opgeslagen uit elektromagnetische golven waarmee we dagelijks te maken hebben, bijvoorbeeld de wifi in je favoriete café.