O NIMS e a Universidade de Tohoku observaram em conjunto um efeito magneto-Peltier anisotrópico - um fenômeno de conversão termoelétrica no qual o simples redirecionamento de uma corrente de carga em um material magnético induz aquecimento e resfriamento. O aquecimento e o resfriamento termoelétricos são convencionalmente obtidos pela aplicação de uma corrente de carga a uma junção entre dois condutores elétricos diferentes. Neste estudo, os pesquisadores demonstraram uma nova função de controle térmico usando um único material magnético sem depender de uma estrutura de junção. Embora o efeito magneto-Peltier anisotrópico seja um fenômeno de conversão termoelétrica fundamental, nunca antes foi observado.

A conversão entre as correntes de carga e calor pode ser alcançada em metais e semicondutores por meio do efeito termoelétrico. Embora o efeito Peltier tenha sido descoberto há quase 200 anos, atividades globais de pesquisa sobre este assunto permanecem ativas hoje em um esforço para aumentar a eficiência de conversão termoelétrica em dispositivos eletrônicos e aplicar este fenômeno a uma gama mais ampla de tecnologias (por exemplo, desenvolvimento de computadores com maior eficiência energética).

A equipe de pesquisa liderada pelo NIMS usou uma técnica de medição térmica chamada termografia lock-in para fazer medições sistemáticas das mudanças de temperatura em um material magnético enquanto uma corrente de carga era aplicada. Como resultado, observamos mudanças no coeficiente de Peltier em relação ao ângulo entre a direção da corrente de carga e a direção da magnetização no material magnético. Já foi observado que o efeito Seebeck - fenômeno no qual a diferença de temperatura entre um condutor produz uma corrente de carga - muda em relação à direção da magnetização; isso é chamado de efeito magneto-Seebeck anisotrópico. Contudo, o efeito magneto-Peltier anisotrópico, que é o recíproco do efeito magneto anisotrópico Seebeck, não havia sido observada antes desta pesquisa.

A aplicação do efeito magneto-Peltier anisotrópico pode permitir o controle termoelétrico de temperatura de um material magnético simplesmente redirecionando uma corrente de carga no material e criando uma configuração de magnetização não uniforme dentro dele, em vez de formar uma junção entre dois condutores elétricos diferentes. Em estudos futuros, tentaremos identificar e desenvolver materiais magnéticos que exibam grandes efeitos magneto-Peltier anisotrópicos e aplicá-los ao desenvolvimento de tecnologias de gerenciamento térmico que tornem os dispositivos eletrônicos eficientes em termos de energia.