Aplicar um gradiente de temperatura e uma corrente de carga a um condutor elétrico leva à liberação e absorção de calor. Isso é chamado de efeito Thomson. Em um primeiro, NIMS e AIST observaram diretamente o efeito magneto-Thomson, que é a modulação induzida pelo campo magnético do efeito Thomson. Este sucesso pode contribuir para o desenvolvimento de novas funções e tecnologias para gerenciamento de energia térmica e para avanços na física fundamental e ciência dos materiais na conversão magneto-termoelétrica.

O efeito Seebeck e o efeito Peltier foram extensivamente investigados para sua aplicação a tecnologias de conversão termoelétrica. Junto com esses efeitos, o efeito Thomson é conhecido há muito tempo como um efeito termoelétrico fundamental em metais e semicondutores. Embora a influência dos campos magnéticos e do magnetismo nos efeitos Seebeck e Peltier tenha sido bem compreendida como resultado de muitos anos de pesquisa, a influência no efeito Thomson não foi esclarecida porque é difícil de medir e avaliar.

Esta equipe de pesquisa liderada pelo NIMS observou a liberação e absorção de calor induzida em um condutor elétrico criando simultaneamente um gradiente de temperatura através dele, passando uma corrente de carga através do gradiente, e aplicando um campo magnético. A equipe mediu com precisão as mudanças de temperatura no condutor associadas à liberação e absorção de calor usando uma técnica de detecção de calor chamada termografia lock-in. Como resultado, a quantidade de calor liberada e absorvida foi considerada proporcional à magnitude do gradiente de temperatura e da corrente de carga. Além disso, a equipe observou um forte aumento da mudança de temperatura resultante quando um campo magnético foi aplicado ao condutor. As medições sistemáticas realizadas neste estudo demonstraram que os sinais de liberação e absorção de calor detectados sob um campo magnético foram de fato gerados pelo efeito magneto-Thomson. Este efeito observado na liga de bismuto-antimônio usada neste experimento exibiu desempenho de conversão termoelétrica muito alto, que pode atingir o nível de desempenho de conversão termoelétrica dos efeitos Seebeck e Peltier.

Esta pesquisa revelou a natureza fundamental do efeito magneto-Thomson e estabeleceu técnicas para medir e avaliar o efeito. Continuaremos os estudos de física e ciência dos materiais sobre o efeito magneto-Thomson e criaremos novas funções de conversão termoelétrica com base neste efeito. Especificamente, pretendemos aplicá-lo ao desenvolvimento de tecnologias de gerenciamento térmico que podem ser usadas para aumentar a eficiência de dispositivos eletrônicos. Esperamos também observar novos fenômenos físicos envolvendo a interação do calor, eletricidade, e magnetismo.

Esta pesquisa foi publicada em Cartas de revisão física