Невидимая термодинамика: как учёные нашли то, что искали полтора века

Физики из Японии экспериментально подтвердили существование поперечного эффекта Томсона — явления, теоретически предсказанного ещё в XIX веке. Это открытие может привести к прорыву в точном управлении температурой на микроуровне, что особенно важно для электроники и энергетики.

Что обнаружили учёные?

В 1851 году Уильям Томсон (лорд Кельвин) заметил, что при протекании тока через проводник с разной температурой на концах происходит выделение или поглощение тепла.

Это явление, названное эффектом Томсона, стало одним из ключевых в термоэлектрике. Однако оставался недоказанным его "поперечный" вариант — изменение температуры в направлении, перпендикулярном току.

Японские исследователи впервые наблюдали этот эффект, используя проводник из сплава висмута и сурьмы (Bi₈₈Sb₁₂). Они создали три взаимно перпендикулярных условия:

• ток, идущий вдоль образца,
• градиент температуры поперёк него,
• магнитное поле, направленное вертикально.

В результате материал нагревался или охлаждался в зависимости от направления поля.

Почему это важно?

• Контроль температуры — эффект позволяет локально управлять нагревом и охлаждением в микроустройствах.
• Новые материалы — в других проводниках поперечный эффект может быть сильнее.
• Фундаментальная наука — открытие подтверждает теорию, выдвинутую почти два века назад.

"Мы показали, что можно не только нагревать или охлаждать материал, но и менять этот процесс, просто поворачивая магнитное поле", — отмечают авторы.

Как это работает?

Эффект возникает из-за разной плотности электронов в тёплых и холодных зонах проводника. Движение зарядов между ними высвобождает или поглощает энергию, создавая температурные изменения.

Важно: не путать с эффектом Джоуля-Томсона, который относится к газам, а не твёрдым телам.