新しいクロス現象理論により、最も効果的な材料を予測(Novel cross phenomena theory could predict most effective materials)

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2022-05-06 ペンシルベニア州立大学(PennState)

ペンシルベニア州立大学の研究者によると、新しいクロス現象の理論を応用することで、医療用超音波の改善からより効率の良い冷蔵庫まで、さまざまな用途に新材料が有効かどうかを予測できる可能性があるという。
クロス現象とは、外部刺激に対するシステムの応答のことである。量子スケールからマクロスケールまで、ほぼすべてのシステムで発生する。クロス現象の存在は、外部からの刺激によってシステム内の部品の流れがどのように駆動されるかを説明し、システムの機能や有効性が、流れる部品の駆動力と移動性に依存することを説明するものである。

<関連情報>

Onsagerの定理を超える交差現象とその係数の理論 Theory of cross phenomena and their coefficients beyond Onsager theorem

Zi-Kui Liu
Materials Research Letters  Published:13 Apr 2022
DOI:https://doi.org/10.1080/21663831.2022.2054668

 

Abstract

Cross phenomena, representing responses of a system to external stimuli, are ubiquitous from quantum to macro scales. The Onsager theorem is often used to describe them, stating that the coefficient matrix of cross phenomena connecting the driving forces and the fluxes of internal processes is symmetric. Here we show that this matrix is intrinsically diagonal when the driving forces are chosen from the gradients of potentials that drive the fluxes of their respective conjugate molar quantities in the combined law of thermodynamics including the contributions from internal processes. Various cross phenomena are discussed in terms of the present theory.

Through flux equations based on the combined law of thermodynamics, theory of cross phenomena is developed and applied to thermoelectricity, thermodiffusion, diffusion, electromigration, electrocaloric and electromechanical effects, and thermal expansion.

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