Zjawisko Thomsona od XIX wieku umykało badaczom. Wreszcie doszło do przełomu

Dokonali bowiem historycznej obserwacji, w ramach której potwierdzili teorię sprzed wieków, w ramach której debatowano o występowaniu tego zjawiska. W praktyce oznacza to możliwość skonstruowania urządzenia, które pozwalałoby na przełączanie między ogrzewaniem i chłodzeniem wybranego obszaru, wykorzystując w tym celu jedynie zmiany pola magnetycznego. 

Czytaj też: Niemcy stworzyli niespotykany wcześniej materiał. Stop, który wydawał się niemożliwy, zdefiniuje przyszłość

Byłoby to rewolucyjne, ponieważ oznaczałoby brak konieczności tworzenia oddzielnych jednostek grzewczych i chłodzących bądź zmiany kierunku przepływu prądu, co jest wymagane w obecnie stosowanych technologiach. O kulisach badań prowadzonych przez przedstawicieli Uniwersytetu w Nagoi oraz Uniwersytetu Tokijskiego możemy przeczytać w artykule zamieszczonym na łamach Nature Physics. 

Kluczowe dla zorganizowane eksperymentu okazało się wykorzystanie stopu Bi88Sb12, którego zachowanie było śledzone za pomocą obrazowania termoelektrycznego. Tym sposobem członkowie zespołu badawczego odnotowali różnice między klasyczną wersją zjawiska Thomsona, a jej odpowiednikiem o poprzecznej charakterystyce. 

Zjawisko Thomsona jest znane nauce od połowy XIX wieku, lecz jego poprzeczny wariant pozostawał nieuchwytny. Do przełomu w jego poszukiwaniach doprowadzili naukowcy z Japonii

O ile w pierwszym przypadku mówimy o zależności od pochodnej temperaturowej współczynnika Seebecka, tak w drugim w grę wchodzi pochodna temperaturowej i wartości współczynnika Nernsta. Próby mające na celu uwiecznienie tego fenomenu były dotychczas niezbyt owocne w skutkach ze względu na zakłócenia konkurujących ze sobą zjawisk o termicznym charakterze.

Kluczem do sukcesu okazało się postawienie na półmetaliczny stop bizmutu i antymonu. Taka konfiguracja okazała się strzałem w dziesiątkę ze względu na silny efekt Nernsta występujący nawet w temperaturze pokojowej. Próbka Bi88Sb12  została poddana chłodzeniu i ogrzewaniu wynikającemu z przykładania prądu elektrycznego oraz pola magnetycznego pod kątem prostym.

Czytaj też: Napędowy przełom. Era żelaznych silników nadchodzi i to bez Chin i magnesów

Prowadzone obserwacje, wykorzystujące kamerę na podczerwień, posłużyły do zarejestrowania odpowiedzi termicznej próbki po tym, jak potraktowano ją prądem. Ostatecznie autorzy nowych badań byli w stanie uzyskać rozkład przestrzenny poprzecznego efektu Thomsona i wyizolowali jego czysty sygnał. Doprowadziło to ich do potwierdzenia, że da się przełączać między chłodzeniem i grzaniem z wykorzystaniem zmian kierunku pola magnetycznego. W praktyce taki postęp mógłby oznaczać rewolucyjne podejście do projektowania termoelektrycznych urządzeń chłodzących.