Observation af anisotrop magneto-Peltier effekt

NIMS og Tohoku University har i fællesskab observeret en anisotropisk magneto-Peltier-effekt - et termoelektrisk konverteringsfænomen, hvor simpel omdirigering af en ladestrøm i et magnetisk materiale inducerer opvarmning og afkøling. Termoelektrisk opvarmning og afkøling opnås konventionelt ved at påføre en ladestrøm til en forbindelse mellem to forskellige elektriske ledere. I dette studie, forskerne demonstrerede en ny termisk kontrolfunktion ved hjælp af et enkelt magnetisk materiale uden at stole på en forbindelsesstruktur. Selvom den anisotrope magneto-Peltier-effekt er et grundlæggende termoelektrisk konverteringsfænomen, det er aldrig før blevet observeret.

Konvertering mellem ladnings- og varmestrømme kan opnås i metaller og halvledere ved hjælp af den termoelektriske effekt. Selvom Peltier-effekten blev opdaget for næsten 200 år siden, globale forskningsaktiviteter om dette emne forbliver aktive i dag i et forsøg på at øge den termoelektriske konverteringseffektivitet i elektroniske enheder og anvende dette fænomen til en bredere vifte af teknologier (f. udvikling af mere energieffektive computere).

Det NIMS-ledede forskerhold brugte en termisk måleteknik kaldet lock-in termografi til at foretage systematiske målinger af temperaturændringer i et magnetisk materiale, mens en ladestrøm blev påført. Som resultat, vi observerede ændringer i Peltier-koefficienten i forhold til vinklen mellem retningen af ​​ladestrømmen og retningen af ​​magnetiseringen i det magnetiske materiale. Det er tidligere blevet observeret, at Seebeck-effekten - et fænomen, hvor en temperaturforskel mellem en leder frembringer en ladestrøm - ændrer sig i forhold til magnetiseringsretningen; dette kaldes den anisotrope magneto-Seebeck-effekt. Imidlertid, den anisotrope magneto-Peltier effekt, som er den gensidige af den anisotrope magneto Seebeck-effekt, ikke var blevet observeret før denne undersøgelse.

Anvendelse af den anisotrope magneto-Peltier-effekt kan muliggøre termoelektrisk temperaturkontrol af et magnetisk materiale ved blot at omdirigere en ladestrøm i materialet og skabe en uensartet magnetiseringskonfiguration i det, i stedet for at danne en forbindelse mellem to forskellige elektriske ledere. I fremtidige undersøgelser, vi vil forsøge at identificere og udvikle magnetiske materialer, der udviser store anisotropiske magneto-Peltier-effekter og anvende dem til udviklingen af ​​termiske styringsteknologier, der gør elektroniske enheder energieffektive.