L'application d'un gradient de température et d'un courant de charge à un conducteur électrique entraîne le dégagement et l'absorption de chaleur. C'est ce qu'on appelle l'effet Thomson. Dans un premier, NIMS et AIST ont observé directement l'effet magnéto-Thomson, qui est la modulation induite par le champ magnétique de l'effet Thomson. Ce succès peut contribuer au développement de nouvelles fonctions et technologies pour la gestion de l'énergie thermique et aux progrès de la physique fondamentale et de la science des matériaux sur la conversion magnéto-thermoélectrique.

L'effet Seebeck et l'effet Peltier ont été largement étudiés pour leur application aux technologies de conversion thermoélectrique. Parallèlement à ces effets, l'effet Thomson est connu depuis longtemps comme un effet thermoélectrique fondamental dans les métaux et les semi-conducteurs. Bien que l'influence des champs magnétiques et du magnétisme sur les effets Seebeck et Peltier ait été bien comprise à la suite de nombreuses années de recherche, l'influence sur l'effet Thomson n'a pas été précisée car difficile à mesurer et à évaluer.

Cette équipe de recherche dirigée par le NIMS a observé la libération et l'absorption de chaleur induites dans un conducteur électrique en créant simultanément un gradient de température à travers celui-ci, faire passer un courant de charge à travers le gradient, et appliquer un champ magnétique. L'équipe a mesuré avec précision les changements de température dans le conducteur associés au dégagement et à l'absorption de chaleur à l'aide d'une technique de détection de chaleur appelée thermographie verrouillée. Par conséquent, la quantité de chaleur libérée et absorbée s'est avérée proportionnelle à la fois à l'amplitude du gradient de température et au courant de charge. En outre, l'équipe a observé une forte augmentation du changement de température résultant lorsqu'un champ magnétique était appliqué au conducteur. Les mesures systématiques effectuées dans cette étude ont démontré que les signaux de dégagement et d'absorption de chaleur détectés sous champ magnétique étaient bien générés par l'effet magnéto-Thomson. Cet effet observé dans l'alliage bismuth-antimoine utilisé dans cette expérience a montré des performances de conversion thermoélectrique très élevées, qui peut atteindre le niveau de performance de conversion thermoélectrique des effets Seebeck et Peltier.

Cette recherche a révélé la nature fondamentale de l'effet magnéto-Thomson et des techniques établies pour mesurer et évaluer l'effet. Nous poursuivrons les études de physique et de science des matériaux sur l'effet magnéto-Thomson et créerons de nouvelles fonctions de conversion thermoélectrique basées sur cet effet. Spécifiquement, nous prévoyons de l'appliquer au développement de technologies de gestion thermique qui peuvent être utilisées pour augmenter l'efficacité des appareils électroniques. Nous espérons également observer de nouveaux phénomènes physiques mettant en jeu de la chaleur en interaction, électricité, et le magnétisme.

Cette recherche a été publiée dans Lettres d'examen physique