NIMS och Tohoku University har tillsammans observerat en anisotrop magneto-Peltier-effekt - ett termoelektriskt omvandlingsfenomen där enkel omdirigering av en laddningsström i ett magnetiskt material inducerar uppvärmning och kylning. Termoelektrisk uppvärmning och kylning uppnås konventionellt genom att applicera en laddningsström till en förbindelse mellan två olika elektriska ledare. I den här studien, forskarna demonstrerade en ny termisk kontrollfunktion med ett enda magnetiskt material utan att förlita sig på en korsningsstruktur. Även om den anisotropa magneto-Peltier-effekten är ett fundamentalt termoelektriskt omvandlingsfenomen, det har aldrig tidigare observerats.

Omvandling mellan laddnings- och värmeströmmar kan uppnås i metaller och halvledare med hjälp av den termoelektriska effekten. Även om Peltier-effekten upptäcktes för nästan 200 år sedan, globala forskningsaktiviteter om detta ämne är fortfarande aktiva idag i ett försök att öka den termoelektriska omvandlingseffektiviteten i elektroniska enheter och tillämpa detta fenomen på ett bredare spektrum av teknologier (t.ex. utveckling av mer energieffektiva datorer).

Det NIMS-ledda forskarlaget använde en termisk mätteknik som kallas lock-in termography för att göra systematiska mätningar av temperaturförändringar i ett magnetiskt material medan en laddningsström applicerades. Som ett resultat, vi observerade förändringar i Peltier-koefficienten i förhållande till vinkeln mellan laddningsströmmens riktning och magnetiseringsriktningen i det magnetiska materialet. Det har tidigare observerats att Seebeckeffekten – ett fenomen där en temperaturskillnad mellan en ledare producerar en laddningsström – förändras i förhållande till magnetiseringsriktningen; detta kallas den anisotropa magneto-Seebeck-effekten. Dock, den anisotropa magneto-Peltier-effekten, som är den reciproka av den anisotropa magneto Seebeck-effekten, hade inte observerats före denna forskning.

Tillämpning av den anisotropa magneto-Peltier-effekten kan möjliggöra termoelektrisk temperaturkontroll av ett magnetiskt material genom att helt enkelt omdirigera en laddningsström i materialet och skapa en olikformig magnetiseringskonfiguration inom det, snarare än att bilda en förbindelse mellan två olika elektriska ledare. I framtida studier, vi kommer att försöka identifiera och utveckla magnetiska material som uppvisar stora anisotropa magneto-Peltier-effekter och tillämpa dem på utvecklingen av värmehanteringsteknologier som gör elektroniska enheter energieffektiva.