为了追求高效的能源利用，科学家们正在研究能够有效地将热量转化为电能的热电材料。一种特殊类型的磁铁，被称为拓扑磁铁，因为它们表现出反常的能思特效应而受到很多关注。在反常能司特效应中，在铁磁性材料中产生垂直于温度梯度和外加磁场的电压。

　　虽然一些设备通过在热电堆设备中结合具有不同热功率标志的层来提高性能，但这种方法通常需要使用不同的材料并改变制造工艺。

　　在一项重大突破中，一个合作研究小组已经证明了使用一种名为Co3Sn2S2的特殊材料(以其拓扑磁铁特性而闻名)在发热发电中产生正负极性的能力。这一突破是通过简单地交换磁性化合物中的一些元素来实现的。

　　该小组由东北大学材料研究所(IMR)的Kohei Fujiwara副教授和Atsushi Tsukazaki教授领导;来自国家材料科学研究所(NIMS)的Takamasa Hirai研究员和杰出组长kenichi Uchida;富山县立大学副教授Yuki Yanagi。

　　他们的发现细节发表在2024年1月8日的《自然物理学》杂志上。

　　Fujiwara说:“我们专注于钴锡硫基铁磁体，因为根据我们之前的理论研究，它的拓扑电子状态适合控制异常能思特效应的极性。”

　　为了验证他们的概念，该团队通过薄膜的生长过程进行了元素替代，这是一种在半导体技术中广泛应用的技术。他们发现，通过调制拓扑电子态，镍和铟的适当替代导致热电电压符号的逆转。

　　“制造热电堆装置的通用基本元件的可用性将有助于减少资源和成本。我们的概念将适用于其他拓扑磁铁，并加速高性能磁热电材料的开发，”藤原补充道。