Физики научились управлять теплом при помощи магнитов

Американские физики сообщили о новом способе управления потоками тепла с помощью магнитов. Результаты своих 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 в 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 того, что 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.

lenta.ru

Оставаться в курсе всех наших новостей?

<div style="border:1px; width:450px; border-color:#701c1f; background-color:#F5F5F5; font-family:Verdana, Arial, Helvetica, sans-serif"><div style="float:right; text-align:right"><a href="http://polit.pro"><img src="http://polit.pro/logo.png" height="15"/></a><br /><a href="<?if()?><?else?>/_nw/256/78866879.jpg<?endif?>" class="class1"><img src="/_nw/256/78866879.jpg" width="105" border="2"></a></div><b style="font-size:13px"><span style="color:#701c1f;">25 Марта 2015</span> - Физики научились управлять теплом при помощи магнитов</b><br /><span style="font-size:11px"><a href="/news/1-0-8" title="Ещё материалы >>>" style="text-decoration:none; color:#000000"><div id="nativeroll_video_cont" style="display:none;"></div>Американские физики сообщили о новом способе управления потоками тепла с помощью магнитов. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Materials, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Университета штата Огайо. <br /><br /> В своем эксперименте ученые использовали миниатюрный камертон размером в несколько миллиметров, изготовленный из полупроводника антимонида иридия, являющегося соединением сурьмы и иридия. Этот образец физики охладили до температуры минус 268 градусов Цельсия. <br /><br /> 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. <br /><br /> 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. <br /><br /> 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. <br /><br /> Охлаждая образец до низкой температуры, ученым удалось добиться того, что 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. <br /><br /> 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). <br /><br /> В дальнейшем ученые собираются усовершенствовать свою установку и научиться управлять не только потоками тепла, но и звуковыми волнами. <br /><br /> lenta.ru
		<script>
			var container = document.getElementById('nativeroll_video_cont');

if (container) {
				var parent = container.parentElement;

if (parent) {
					const wrapper = document.createElement('div');
					wrapper.classList.add('js-teasers-wrapper');

parent.insertBefore(wrapper, container.nextSibling);
				}
			}
		</script>
	</a></span></div>