Tejasri Gururaj tərəfindən , Phys.org

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriSeebeck effekti vasitəsilə istiliyi elektrik enerjisinə çevirə bilən termoelektrik generator. Kredit: Gerardtv/Wikimedia Commons. en.wikipedia.org/wiki/Fayl:Thermoelectric_Seebeck_power_module.jpg

Təbiət fizikası üzrə yeni məqalədə tədqiqatçılar bir əsr əvvəl proqnozlaşdırılandan bəri elm adamlarının diqqətindən kənarda qalan əsas termoelektrik hadisə olan eninə Tomson effektinin ilk eksperimental müşahidəsini bildirirlər.

Bir əsrdən çoxdur ki, termoelektrik effektlər fiziklərin istilik və elektrik arasındakı əlaqəni necə başa düşmələrinin əsasını təşkil edir. İstilik və elektrikin materiallarda necə qarşılıqlı əlaqəsi haqqında biliklərimiz 1800-cü illərdə müəyyən edilmiş Seebeck, Peltier və Tomson effektlərinə əsaslanır.

Tomson effekti elektrik cərəyanı və temperatur qradiyenti keçiricidən eyni istiqamətdə axdıqda həcmli isitmə və ya soyumağa səbəb olur.

Elm adamları uzun müddətdir ki, bir keçiricidə ortoqonal istiqamətlərdə elektrik cərəyanı, temperatur qradiyenti və maqnit sahəsi tətbiq edildikdə bu təsirin eninə versiyası mövcud olmalıdır.

İndi Naqoya Universitetindən Atsushi Takahagi və Tokio Universitetindən Ken-ichi Uchidanın rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu, daha yüksək dərəcəli termoelektrik effektlərdən biri olan eninə effektin mövcud olduğunu nümayiş etdirdi.

Takahagi Phys.org-a deyib: “Enerji toplama və istilik idarəetmə texnologiyaları kimi diqqəti cəlb edən termoelektrik effekt məni dərindən motivasiya etdi”.

Transvers Tomson effekti, Peltier və Ettingshausen effektləri kimi rəqabət aparan istilik effektlərinin müdaxiləsi səbəbindən eksperimental olaraq müşahidə edilməsinin olduqca çətin olduğunu sübut etdi.

Siqnalın təcrid edilməsi

Siqnal izolyasiyası problemini aradan qaldırmaq üçün tədqiqat qrupu fenomeni müşahidə etmək və xarakterizə etmək üçün qabaqcıl termoelektrik görüntüləmə üsullarından istifadə etməyi təklif etdi. Onların metodu kilidli termoqrafiyaya əsaslanır.

“Təcrübəmizdə dövri elektrik cərəyanı tətbiq edildikdə nümunənin istilik reaksiyasını müşahidə etmək üçün infraqırmızı kameradan istifadə etdik” deyə Uçida izah etdi.

“Çəkilmiş termal görüntülərdən tətbiq olunan cərəyanla eyni tezlikdə salınan temperatur modulyasiya komponentini çıxararaq, biz termoelektrik siqnalları Joule istiliyindən təcrid edə bildik.”

Dönüş nöqtəsi eninə Tomson effektinin məkan paylanmasının digər rəqabət effektlərindən fərqləndiyini qəbul etməkdən qaynaqlandı. Komanda temperatur qradiyenti olan və olmayan iki şəraitdə ölçmə apardı. Sonra təmiz eninə Tomson siqnalını təcrid etmək üçün nəticələri çıxardılar.

Temperatur qradiyenti ilə ilk ölçmə transvers Tomson effektini və Ettingshausen effektlərini çəkir. Temperatur qradiyenti olmayan ikinci ölçmə yalnız sonuncunu tutur və çıxarıldıqda təcrid olunmuş eninə Tomson effekti verir.

Doğru materialın seçilməsi

Tədqiqatçılar təcrübələri üçün vismut sürmə ərintisi (Bi ₈₈ Sb ₁₂ ) seçdilər, bu material otaq temperaturu ətrafında güclü Nernst effekti ilə məşhurdur.

Temperatur qradiyenti və maqnit sahəsi materiala ortoqonal olaraq tətbiq edildikdə, bu, hər ikisinə perpendikulyar elektrik sahəsinin yaranmasına gətirib çıxarır. Bu Nernst effekti kimi tanınır.

Daha əvvəl qeyd olunan Ettingshausen effekti bunun əksidir. Elektrik cərəyanı və maqnit sahəsi ortoqonal olaraq tətbiq edildikdə, hər ikisinə perpendikulyar temperatur qradiyenti yaranır.

“Tədqiqatımız göstərdi ki, eninə Tomson effektinə cavabdeh olan istilik mənbəyinin böyüklüyü həm Nernst əmsalının temperatur törəməsi, həm də Nernst əmsalının özü ilə müəyyən edilir”, – Takahagi izah etdi.

“Bi ₈₈ Sb ₁₂ ərintisi çoxdan böyük Nernst əmsalı olan material kimi tanınır və onu transvers Tomson effektini nümayiş etdirmək üçün xüsusilə perspektivli namizəd edir.”

Bu, yalnız Seebeck əmsalının temperatur törəməsindən asılı olan adi Tomson effektindən əsaslı fərqi əks etdirir.Termoelektrik effektlər. Kredit: Təbiət Fizikası (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02936-3

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

İsti və soyuq arasında keçid

Ən təəccüblü kəşflərdən biri sadəcə maqnit sahəsinin istiqamətini dəyişdirərək isitmə və soyutma arasında keçid etmək bacarığı idi. Təsir müəyyən maqnit sahəsinin güclərində tam işarənin dəyişməsi də daxil olmaqla, sahədən asılı olan kompleks davranış nümayiş etdirdi.

Tədqiqatçılar kəşf etdilər ki, eninə Tomson əmsalı iki rəqabətli komponentdən ibarətdir: biri Nernst əmsalının temperatur törəməsi ilə (ümumiyyətlə qızdırmaya səbəb olur) və digəri Nernst əmsalının böyüklüyü ilə əlaqədardır (ümumiyyətlə soyumağa səbəb olur).

Bu komponentlər arasında rəqabət onların təcrübələrində müşahidə olunan sahədən asılı işarənin dəyişməsini yaradır.

Onların ədədi simulyasiyaları eksperimental müşahidələri dəqiq şəkildə təkrarladı, fenomenin nəzəri anlayışını təsdiqlədi və onların ölçmə texnikasını təsdiq etdi.

Potensial tətbiqlər

Kəşf xüsusilə dəqiq, lokallaşdırılmış istilik nəzarəti tələb edən tətbiqlərdə istilik idarəetmə texnologiyaları üçün yeni imkanlar açır.

“Son illərdə adi Tomson effektinin Peltier soyutmasının performansını artıra biləcəyi bildirildi” dedi Takahagi.

“Eyni şəkildə, transvers Tomson effektinin transvers termoelektrik soyutma cihazlarının işini yaxşılaşdırmaq üçün prinsip kimi xidmət edəcəyi gözlənilir”.

Cari iş həmçinin daha səmərəli materialların hazırlanması strategiyalarına işarə edir. Tədqiq olunan Bi ₈₈ Sb ₁₂ ərintisində transvers Tomson əmsalının iki komponenti bir-birini qismən ləğv edərək, təsirin ümumi miqyasını məhdudlaşdırır.

“Bu iki komponentin bir-birini gücləndirdiyi yeni materialların müəyyən edilməsi, gələcək tədqiqatlar üçün mühüm prospekti təmsil edən transvers Tomson effekti üçün yüksək performanslı materialların kəşfinə səbəb ola bilər” deyə Uçida izah etdi.

Müəllifimiz Tejasri Qururaj tərəfindən sizin üçün yazılmış , Liza Lok tərəfindən redaktə edilmiş və Endryu Zinin tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Ətraflı məlumat: Atsushi Takahagi və digərləri, Transvers Tomson effektinin müşahidəsi, Təbiət Fizikası (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02936-3

Jurnal məlumatı: Təbiət Fizikası 

© 2025 Science X Network