Cercetători din Japonia au reușit să observe în premieră efectul Thomson transversal, un fenomen teoretizat în urmă cu 174 de ani, care ar putea revoluționa tehnologiile de gestionare termică, transmite InterestingEngineering.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Descoperirea, realizată de o echipă condusă de Atsushi Takahagi de la Universitatea Nagoya și Ken-ichi Uchida de la Universitatea din Tokyo, a fost publicată în revista Nature Physics.
Efectul Thomson clasic descrie comportamentul termic al unui conductor prin care trece un curent electric, în prezența unui gradient de temperatură.
Varianta transversală, teoretizată în secolul al XIX-lea, presupune apariția unui flux termic perpendicular atât pe curentul electric, cât și pe un câmp magnetic aplicat. Până acum, însă, acest efect nu fusese observat în mod direct, fiind mascat de alte fenomene termoelectrice, precum efectele Peltier și Ettingshausen.
Pentru a izola efectul Thomson transversal, cercetătorii au utilizat un aliaj semimetalic format din bismut și antimoniu (Bi₈₈Sb₁₂), cunoscut pentru un efect Nernst pronunțat în jurul temperaturii camerei. Proba a fost supusă unui curent electric pe lungime și unui câmp magnetic perpendicular, aplicat de sus. Prin utilizarea unei camere în infraroșu, echipa a înregistrat distribuția termică de la suprafața materialului în timp real.
„Am reușit să extragem componenta de modulație termică care oscilează la aceeași frecvență cu curentul electric aplicat, separând astfel semnalul termo-electric de încălzirea Joule,” au explicat autorii studiului.
Prin realizarea de măsurători cu și fără gradient de temperatură și compararea rezultatelor, cercetătorii au reușit să izoleze semnalul asociat exclusiv efectului Thomson transversal. Observațiile au confirmat nu doar existența acestui efect, ci și posibilitatea de a comuta între încălzire și răcire prin simpla schimbare a direcției câmpului magnetic.
„Experimentele și analizele noastre relevă diferența esențială dintre efectele Thomson convențional și transversal,” au declarat Takahagi și Uchida. „În timp ce efectul convențional depinde doar de derivata în funcție de temperatură a coeficientului Seebeck, cel transversal depinde atât de această derivată, cât și de mărimea coeficientului Nernst. Observarea efectului Thomson transversal oferă un nou concept pentru tehnologiile de gestionare termică activă.”
Această capacitate de a controla direcția fluxului de căldură fără a inversa curentul electric – așa cum se întâmplă la răcitoarele Peltier – ar putea duce la dezvoltarea unor sisteme de răcire și încălzire mai simple, mai compacte și mai eficiente. Aplicațiile potențiale includ electronica de precizie, dispozitivele medicale și chiar sistemele de climatizare pentru spații restrânse sau în condiții extreme.
Echipa de cercetare intenționează să continue investigațiile pentru a identifica materiale cu proprietăți și mai favorabile acestui efect. „Aceasta va fi o direcție importantă pentru cercetările viitoare,” au concluzionat autorii în declarațiile pentru Phys.org.
