Физики научились управлять теплом при помощи магнитов

Камертон из полупроводника
Камертон из полупроводника

Американские физики сообщили о новом способе управления потоками тепла с помощью магнитов. Результаты исследований авторы опубликовали в журнале Nature Materials, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Университета штата Огайо.

В своем эксперименте ученые использовали миниатюрный камертон размером несколько миллиметров, изготовленный из полупроводника антимонида иридия, являющегося соединением сурьмы и иридия. Этот образец физики охладили до температуры минус 268 градусов Цельсия.

Затем исследователи поместили образец в магнитное поле индукцией семь тесла и установили, что теплопроводность кристаллической решетки антимонида иридия снизилась на 12 процентов. Ученые объяснили это обнаруженной ими чувствительностью фононов к магнитному полю.

Фононы представляют собой квазичастицы, в терминах которых удобно описывать колебания кристаллической решетки в твердом теле. Фононы, как и истинные частицы, взаимодействуют между собой, а интенсивность такого взаимодействия связана с межатомными связями.

Включение магнитного поля, как полагают ученые, привело к столкновению фононов друг с другом и замедлению потока тепла через образец. В квантовой механике орбитальное движение электронов в магнитном поле квантуется, приводит к локальному диамагнетизму в веществе и индуцирует силы, действующие на смещенные атомы. Именно действием этих сил и обусловлено влияние поля на фононы.

Охлаждая образец до низкой температуры, ученым удалось добиться, чтобы тепло в кристалле стало переноситься именно фононами, а не электронами. Как отмечают ученые, именно поэтому они использовали полупроводник — для металла перенос тепла фононами пренебрежимо мал по сравнению с его переносом электронами.

Физики сообщают, что до практических применений наблюдаемого явления далеко. Магниты, способные создавать индукцию в семь тесла (а это сравнимо с ее значением в солнечных пятнах), слишком дороги и используются в основном в науке и медицине (в магнитно-резонансном обследовании).

В дальнейшем ученые собираются усовершенствовать свою установку и научиться управлять не только потоками тепла, но и звуковыми волнами.

Обсудить
На кровавых каруселях
Перестрелять недовольных — переизбравшийся президент Кении оказался обидчивым
Всюду Гитлер
Беспощадная война с нацистами в Германии набирает абсурдные обороты
Джихад мельчал: на смену бомбам пришли грузовики
Что стоит за кровавым терактом в Барселоне
Удар по Испании: что известно о теракте в Барселоне
Жертвами атаки на фургоне стали 13 человек
Бомбанет?
Американский островок готовится к ядерному удару Северной Кореи
Папенькин сынок
Школьник-миллионер утопает в роскоши и не стесняется это демонстрировать
Звезды не ездят в метро?
Тайно снятые пассажиры подземки стали героями полотен Леонардо да Винчи
«Никогда не гуглите это!»
Кто и зачем снял самое отвратительное видео в истории интернета
История пикапов Ford
От «Жестянки Лиззи» до 750-сильной «Супер-змеи»
Невероятные истории из автосервисов
Непридуманные истории, рассказанные механиками из разных стран
В какие истории попадают бабушки за рулем
Что происходит, когда дамы в возрасте пытаются быть в тренде
Убить за девять минут
Машины, которые попали в аварию, едва успев покинуть автосалон