层流管道中电子自旋-涡量耦合产生的电压

我们报道了毛细管与管道中电压作为压降函数的线性标度律。该电压由称为自旋流体动力发电（SHDG）的过程产生，是层流中集体电子自旋与涡量场耦合结合逆自旋霍尔效应的结果。我们在宽高比从1（方形管道）到无限（二维通道）的不同层流管道中研究此现象。首先，我们通过小参数法并结合一组非齐次椭圆偏微分方程的正确边界条件，解析求解了SHDG的Valet-Fert自旋扩散控制方程。其次，所提线性标度律通过使用矩形与方形截面毛细管的系列实验得到验证。实验结果与解析标度律非常吻合。随后将层流壁面有界流的体速度替换为压降，揭示了包含所有管道与管几何的通用电压标度律，这些几何均在我们的实验中可研究。最后，估算了圆形管、矩形与方形管道系统的效率。本研究表明，自旋流体动力发电机在直径与高度分别相同的圆管与方管中具有相同效率。因此，由于制造简便且可将实验以紧凑形式并行放大，方形截面微通道似乎是自旋流体动力发电机的最佳选择。