Как объясняют физики, ферромагнетики содержат в себе две группы
электронов, обладающих разным спином - квантовой характеристикой
электрона. Скорость движения и другие физические свойства частиц зависят
от спина. Из-за этого при появлении разницы в температуре внутри
ферромагнетика возникает любопытный эффект - в нем появляются два
"канала", по каждому из которых двигаются электроны с разным спином.
Разная скорость движения частиц позволяет превращать поток электронов с
разным спином в электрический ток.
Хэрэманс и его коллеги обнаружили, что данный эффект возможен не
только в ферромагнетиках, но и в других типах проводников, изучая
свойства полупроводникового сплава индия и олова.
В ходе своих экспериментов авторы статьи выяснили, что внешнее
магнитное поле превращает фрагменты полупроводника в преобразователь
тепла в электричество, если температура окружающей среды близка к
абсолютному нулю. По расчетам физиков, напряжение тока увеличивается на
восемь милливольт при повышении разницы в температуре полюсов устройства
на один градус Кельвина. Это примерно в тысячу раз больше, чем
удавалось достичь на самых эффективных преобразователях тепла на основе
ферромагнетиков.
"На самом деле, это новое поколение теплового двигателя. В 18 веке у
нас были паровые двигатели, в 19 веке - двигатели внутреннего сгорания, а
в 20 веке появились первые термоэлектрические материалы. Теперь мы
пытаемся приспособить для этих целей и магнитное поле", - пояснил
Хэрэманс.
Физики полагают, что их открытие будет в конечном итоге использовано
для создания генераторов, преобразующих тепло в электричество. Такие
устройства не будут иметь движущихся и ломающихся частей, благодаря чему
они будут работать практически вечно. Тем не менее, до их появления
физикам и инженерам предстоит решить массу проблем - пока такие
устройства работают только при низкой температуре и в присутствии
сильного магнитного поля.
|