Il NIMS e l'Università di Tohoku hanno osservato congiuntamente un effetto magneto-Peltier anisotropo, un fenomeno di conversione termoelettrica in cui il semplice reindirizzamento di una corrente di carica in un materiale magnetico induce riscaldamento e raffreddamento. Il riscaldamento e il raffreddamento termoelettrici sono convenzionalmente ottenuti applicando una corrente di carica a una giunzione tra due diversi conduttori elettrici. In questo studio, i ricercatori hanno dimostrato una nuova funzione di controllo termico utilizzando un singolo materiale magnetico senza fare affidamento su una struttura di giunzione. Sebbene l'effetto magneto-Peltier anisotropo sia un fenomeno fondamentale di conversione termoelettrica, non è mai stato osservato prima.

La conversione tra correnti di carica e di calore può essere ottenuta nei metalli e nei semiconduttori mediante l'effetto termoelettrico. Sebbene l'effetto Peltier sia stato scoperto quasi 200 anni fa, le attività di ricerca globale su questo argomento rimangono oggi attive nel tentativo di aumentare l'efficienza di conversione termoelettrica nei dispositivi elettronici e applicare questo fenomeno a una gamma più ampia di tecnologie (ad es. sviluppo di computer più efficienti dal punto di vista energetico).

Il team di ricerca guidato dal NIMS ha utilizzato una tecnica di misurazione termica chiamata termografia lock-in per effettuare misurazioni sistematiche delle variazioni di temperatura in un materiale magnetico mentre veniva applicata una corrente di carica. Di conseguenza, abbiamo osservato cambiamenti nel coefficiente di Peltier in relazione all'angolo tra la direzione della corrente di carica e la direzione della magnetizzazione nel materiale magnetico. È stato precedentemente osservato che l'effetto Seebeck - fenomeno per cui una differenza di temperatura tra un conduttore produce una corrente di carica - cambia in relazione alla direzione della magnetizzazione; questo è chiamato effetto magneto-Seebeck anisotropo. Però, l'effetto magneto-Peltier anisotropo, che è il reciproco dell'effetto magneto Seebeck anisotropo, non era stata osservata prima di questa ricerca.

L'applicazione dell'effetto magneto-Peltier anisotropo può consentire il controllo termoelettrico della temperatura di un materiale magnetico semplicemente reindirizzando una corrente di carica nel materiale e creando una configurazione di magnetizzazione non uniforme al suo interno, piuttosto che formare una giunzione tra due diversi conduttori elettrici. Negli studi futuri, cercheremo di identificare e sviluppare materiali magnetici che esibiscono grandi effetti anisotropi magneto-Peltier e applicarli allo sviluppo di tecnologie di gestione termica che rendano i dispositivi elettronici efficienti dal punto di vista energetico.