El Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS) ha logrado observar directamente el "efecto magneto-Thomson anisotrópico", un fenómeno en el que la absorción/liberación de calor proporcional a una diferencia de temperatura aplicada y la corriente de carga (es decir, efecto Thomson) cambia anisotrópicamente dependiendo sobre la dirección de magnetización en materiales magnéticos.
Se espera que esta investigación conduzca a un mayor desarrollo de la física básica y la ciencia de los materiales relacionados con el área de fusión de la termoeléctrica y la espintrónica, así como al desarrollo de nuevas funcionalidades para controlar la energía térmica con el magnetismo. El estudio se publica en la revista Physical Review Letters. .
El efecto Thomson se conoce desde hace mucho tiempo como uno de los efectos termoeléctricos fundamentales en metales y semiconductores, junto con los efectos Seebeck y Peltier, que son los principios impulsores de las tecnologías de conversión termoeléctrica.
Aunque la influencia del magnetismo en los efectos Seebeck y Peltier se ha estudiado durante muchos años, no se ha aclarado cómo el efecto Thomson se ve afectado por los campos magnéticos y el magnetismo porque la conversión termoeléctrica del efecto Thomson es generalmente pequeña y su medida y cuantitativa. Los métodos de estimación no se han establecido completamente.
En tales circunstancias, el NIMS informó en 2020 un resultado experimental en el que se observó que el efecto Thomson en conductores no magnéticos cambiaba con un campo magnético (es decir, el efecto magneto-Thomson).
Esta vez, los investigadores lograron observar el efecto magneto-Thomson anisotrópico en materiales magnéticos mediante mediciones térmicas más precisas. El efecto magneto-Thomson anisotrópico en materiales magnéticos difiere del efecto magneto-Thomson convencional en materiales no magnéticos, y esta es la primera observación directa de este fenómeno inexplorado.
El equipo de investigación del NIMS utilizó una técnica de medición térmica llamada termografía de bloqueo para medir con precisión la distribución de temperatura generada cuando se aplica una corriente de carga a una aleación ferromagnética Ni95. Parte5 mientras aplicaba una diferencia de temperatura, y verificó cómo el efecto Thomson cambia dependiendo de la dirección de magnetización.
Como resultado, se encontró que la cantidad de calor absorbido (o liberado de calor) generado en el Ni95 Parte5 La aleación es mayor cuando el gradiente de temperatura y la corriente de carga son paralelos a la magnetización que cuando son perpendiculares a la magnetización. Este resultado es consistente con el comportamiento esperado de las mediciones de los efectos Seebeck y Peltier en materiales magnéticos.
Esta investigación ha aclarado las propiedades fundamentales del efecto magneto-Thomson anisotrópico y ha establecido técnicas para su medición cuantitativa. En el futuro, los investigadores continuarán explorando la física, los materiales y las funcionalidades del efecto magneto-Thomson anisotrópico para investigar nueva física causada por la interacción del calor, la electricidad y el magnetismo, y desarrollar aplicaciones para tecnologías de gestión térmica que contribuir a mejorar la eficiencia y la conservación de energía en los dispositivos electrónicos.
Este proyecto fue llevado a cabo por Rajkumar Modak (Investigador especial, Centro de investigación de materiales magnéticos y espintrónicos CMSM), NIMS), Takamasa Hirai (Investigador, CMSM, NIMS), Seiji Mitani (Director, CMSM, NIMS) y Ken-ichi Uchida. (Líder de grupo distinguido, CMSM, NIMS).
Más información: Rajkumar Modak et al, Observación del efecto anisotrópico Magneto-Thomson, Cartas de revisión física (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.206701
Información de la revista: Cartas de revisión física
Proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales
