An energy harvesting technology controlled by ferromagnetic resonance

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抄録

研究グループは、薄さが数十ナノメートルの磁性膜を使用した、電磁波から電気エネルギーへの変換現象により発生する電圧を利用して蓄電することに成功しました。これまでの先行研究において、強磁性共鳴下では磁性膜にマイクロボルト程度の電圧が生じることが明らかにされていました。そこで本研究では、この起電力を活用し、鉄-ニッケル合金および鉄-コバルト合金という2種類の膜材料を用いて蓄電を試みました。結果、膜材料の種類により蓄電が可能な場合と難しい場合があり、発熱をしても磁石の性能を失いにくい膜材料のほうが安定した蓄電が可能であることが明らかになりました。強磁性共鳴による起電力は原理的に全ての周波数の電磁波において生成可能なため、本研究成果を活用することで身の回りのあらゆる周波数の電磁波から蓄電できる可能性が示されました。

We have successfully demonstrated electrical charging using the electromotive force (EMF) generated in a ferromagnetic metal (FM) film under ferromagnetic resonance (FMR). In the case of Ni_80Fe_20 films, electrical charge due to the EMF generated under FMR can be accumulated in a capacitor; however, the amount of charge is saturated well below the charging limit of the capacitor. Meanwhile, in the case of Co_50Fe_50, electrical charge generated under FMR can be accumulated in a capacitor and the amount of charge increases linearly with the FMR duration time. The difference between the Ni_80Fe_20 and Co_50Fe_50 films is due to the respective magnetic field ranges for the FMR excitation. When the FM films were in equivalent thermal states during FMR experiments, Co_50Fe_50 films could maintain FMR in a detuned condition, while Ni_80Fe_20 films were outside the FMR excitation range. The EMF generation phenomenon in an FM film under FMR can be used as an energy harvesting technology by appropriately controlling the thermal conditions of the FM film.

収録刊行物

  • AIP Advances

    AIP Advances 11 (8), 085114-, 2021-08-10

    AIP Publishing

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