Verdens første direkte observation af magneto-Thomson-effekten

Påføring af en temperaturgradient og en ladestrøm til en elektrisk leder fører til frigivelse og absorption af varme. Dette kaldes Thomson-effekten. I en første, NIMS og AIST har direkte observeret magneto-Thomson-effekten, som er den magnetfelt-inducerede modulering af Thomson-effekten. Denne succes kan bidrage til udviklingen af ​​nye funktioner og teknologier til styring af termisk energi og til fremskridt inden for grundlæggende fysik og materialevidenskab inden for magneto-termoelektrisk konvertering.

Seebeck-effekten og Peltier-effekten er blevet grundigt undersøgt for deres anvendelse på termoelektriske konverteringsteknologier. Sammen med disse effekter, Thomson -effekten har længe været kendt som en grundlæggende termoelektrisk effekt i metaller og halvledere. Selvom magnetfelternes og magnetismens indflydelse på Seebeck- og Peltier-effekterne er blevet godt forstået som et resultat af mange års forskning, indflydelsen på Thomson-effekten er ikke klarlagt, fordi den er svær at måle og evaluere.

Dette NIMS-ledede forskerhold observerede varmeafgivelse og absorption induceret i en elektrisk leder ved samtidig at skabe en temperaturgradient hen over den, sende en ladestrøm gennem gradienten, og påføring af et magnetfelt. Holdet målte præcist temperaturændringer i lederen forbundet med varmeafgivelsen og absorptionen ved hjælp af en varmedetektionsteknik kaldet lock-in termografi. Som resultat, mængden af ​​varme frigivet og absorberet viste sig at være proportional med både størrelsen af ​​temperaturgradienten og ladestrømmen. Ud over, holdet observerede en kraftig forbedring af den resulterende temperaturændring, når et magnetfelt blev påført lederen. De systematiske målinger udført i denne undersøgelse viste, at varmeafgivelses- og absorptionssignalerne detekteret under et magnetfelt faktisk blev genereret af magneto-Thomson-effekten. Denne effekt observeret i vismut-antimonlegeringen, der blev brugt i dette eksperiment, udviste meget høj termoelektrisk konverteringsevne, som kan nå niveauet for termoelektrisk konverteringsydelse for Seebeck- og Peltier-effekterne.

Denne forskning afslørede magneto-Thomson-effektens grundlæggende karakter og etablerede teknikker til at måle og evaluere effekten. Vi vil fortsætte de fysik- og materialevidenskabelige undersøgelser af magneto-Thomson-effekten og skabe nye termoelektriske konverteringsfunktioner baseret på denne effekt. Specifikt, vi planlægger at anvende det til udvikling af termiske styringsteknologier, der kan bruges til at øge effektiviteten af ​​elektroniske enheder. Vi håber også at observere nye fysiske fænomener, der involverer interagerende varme, elektricitet, og magnetisme.

Denne forskning blev offentliggjort i Fysiske anmeldelsesbreve