Het toepassen van een temperatuurgradiënt en een laadstroom op een elektrische geleider leidt tot het vrijkomen en absorberen van warmte. Dit wordt het Thomson-effect genoemd. In een eerste, NIMS en AIST hebben het magneto-Thomson-effect direct waargenomen, dat is de magnetische veld-geïnduceerde modulatie van het Thomson-effect. Dit succes kan bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe functies en technologieën voor het beheer van thermische energie en aan de vooruitgang in de fundamentele fysica en materiaalwetenschap op het gebied van magneto-thermo-elektrische conversie.

Het Seebeck-effect en het Peltier-effect zijn uitgebreid onderzocht voor hun toepassing op thermo-elektrische conversietechnologieën. Samen met deze effecten, het Thomson-effect staat al lang bekend als een fundamenteel thermo-elektrisch effect in metalen en halfgeleiders. Hoewel de invloed van magnetische velden en magnetisme op de Seebeck- en Peltier-effecten goed is begrepen als resultaat van vele jaren onderzoek, de invloed op het Thomson-effect is niet opgehelderd omdat het moeilijk te meten en te evalueren is.

Dit door NIMS geleide onderzoeksteam observeerde het vrijkomen en absorberen van warmte in een elektrische geleider door er tegelijkertijd een temperatuurgradiënt over te creëren, een laadstroom door de gradiënt laten lopen, en het aanleggen van een magnetisch veld. Het team heeft nauwkeurig de temperatuurveranderingen in de geleider gemeten die samenhangen met de warmteafgifte en -absorptie met behulp van een warmtedetectietechniek die lock-in thermografie wordt genoemd. Als resultaat, de hoeveelheid vrijgekomen en geabsorbeerde warmte bleek evenredig te zijn met zowel de grootte van de temperatuurgradiënt als de laadstroom. In aanvulling, het team observeerde een sterke verbetering van de resulterende temperatuurverandering wanneer een magnetisch veld op de geleider werd aangelegd. De systematische metingen die in deze studie werden uitgevoerd, toonden aan dat de warmteafgifte- en absorptiesignalen die werden gedetecteerd onder een magnetisch veld inderdaad werden gegenereerd door het magneto-Thomson-effect. Dit effect waargenomen in de bismut-antimoonlegering die in dit experiment werd gebruikt, vertoonde zeer hoge thermo-elektrische conversieprestaties, die het niveau van thermo-elektrische conversieprestaties van de Seebeck- en Peltier-effecten kunnen bereiken.

Dit onderzoek onthulde de fundamentele aard van het magneto-Thomson-effect en gevestigde technieken om het effect te meten en te evalueren. We zullen de natuurkundige en materiaalwetenschappelijke studies over het magneto-Thomson-effect voortzetten en nieuwe thermo-elektrische conversiefuncties creëren op basis van dit effect. specifiek, we zijn van plan het toe te passen op de ontwikkeling van thermische beheertechnologieën die kunnen worden gebruikt om de efficiëntie van elektronische apparaten te verhogen. We hopen ook nieuwe fysische fenomenen waar te nemen met betrekking tot de wisselwerking tussen warmte, elektriciteit, en magnetisme.

Dit onderzoek is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven