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Primera observación directa de un complejo efecto termoeléctrico

  • La aplicación de un gradiente de temperatura y una corriente de carga a un conductor eléctrico conduce a la liberación y absorción de calor. Esto se llama efecto termoeléctrico Thomson.

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Por primera vez, científicos del NIMS (National Institute for Materials Science) y AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) de Japón han observado directamente el efecto magneto-Thomson, que es la modulación inducida por el campo magnético del efecto Thomson. Este éxito puede contribuir al desarrollo de nuevas funciones y tecnologías para la gestión de la energía térmica y a los avances en la física fundamental y la ciencia de los materiales sobre la conversión magneto-termoeléctrica.

El efecto termoeléctrico Peltier-Seebeck --conversión de la diferencia de temperatura a voltaje eléctrico y viceversa-- se ha investigado exhaustivamente para su aplicación a las tecnologías de conversión termoeléctrica. Junto con estos efectos, el efecto Thomson se conoce desde hace mucho tiempo como un efecto termoeléctrico fundamental en metales y semiconductores. Aunque la influencia de los campos magnéticos y el magnetismo el efecto Peltier-Seebeck se ha entendido bien como resultado de muchos años de investigación, la influencia en el efecto Thomson no se ha aclarado porque es difícil de medir y evaluar.

Primera observación directa de un complejo efecto termoeléctrico

Este equipo de investigación dirigido por NIMS observó la liberación y absorción de calor inducidas en un conductor eléctrico al crear simultáneamente un gradiente de temperatura a través de él, pasando una corriente de carga a través del gradiente y aplicando un campo magnético. El equipo midió con precisión los cambios de temperatura en el conductor asociados con la liberación y absorción de calor mediante una técnica de detección de calor llamada termografía de bloqueo.

Como resultado, se descubrió que la cantidad de calor liberado y absorbido era proporcional tanto a la magnitud del gradiente de temperatura como a la corriente de carga. Además, el equipo observó una fuerte mejora del cambio de temperatura resultante cuando se aplicó un campo magnético al conductor.

Las mediciones sistemáticas realizadas en este estudio demostraron que las señales de absorción y liberación de calor detectadas bajo un campo magnético fueron efectivamente generadas por el efecto magneto-Thomson. Este efecto observado en la aleación de bismuto-antimonio utilizada en este experimento exhibió un rendimiento de conversión termoeléctrica muy alto, que puede alcanzar el nivel de rendimiento de conversión termoeléctrica de los efectos Seebeck y Peltier.

Esta investigación reveló la naturaleza fundamental del efecto magneto-Thomson y estableció técnicas para medir y evaluar el efecto.

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Los científicos planean continuar los estudios de física y ciencia de materiales sobre el efecto magneto-Thomson y crearemos nuevas funciones de conversión termoeléctrica basadas en este efecto. Específicamente, quieren aplicarlo al desarrollo de tecnologías de gestión térmica que se pueden utilizar para aumentar la eficiencia de los dispositivos electrónicos. También esperan observar nuevos fenómenos físicos que involucren la interacción de calor, electricidad y magnetismo, según un comunicado.

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