「横型トムソン効果」の観測に世界で初めて成功〜トムソン効果発見から170年 新原理により次世代熱マネジメント技術の創出へ〜

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2025-06-26 物質・材料研究機構,名古屋大学,東京大学,科学技術振興機構

NIMSと名古屋大学、東京大学の研究チームは、金属・半導体に熱流・電流・磁場を互いに直交して加えた際に発生する「横型トムソン効果」を世界で初めて観測。従来のトムソン効果とは異なり、磁場方向により吸熱・発熱が切り替わる特性をビスマス-アンチモン合金で確認。新たな熱マネジメント技術や物質設計に寄与する可能性があり、熱電分野における革新的成果とされる。

「横型トムソン効果」の観測に世界で初めて成功〜トムソン効果発見から170年 新原理により次世代熱マネジメント技術の創出へ〜図: 縦型・横型熱電効果の模式図

<関連情報>

横トムソン効果の観測 Observation of the transverse Thomson effect

Atsushi Takahagi,Takamasa Hirai,Abdulkareem Alasli,Sang J. Park,Hosei Nagano & Ken-ichi Uchida
Nature Physics  Published:26 June 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41567-025-02936-3

Abstract

The Thomson effect refers to volumetric heating or cooling in a conductor when a charge current and a temperature gradient are applied in the same direction. Similarly, it is expected that a conductor will be heated or cooled when a charge current, a temperature gradient and a magnetic field are applied in orthogonal directions. This phenomenon, referred to as the transverse Thomson effect, has not been experimentally observed. Here we report the observation of this effect in a semimetallic Bi88Sb12 alloy with thermoelectric imaging. We can switch between heating or cooling by changing the direction of the magnetic field. Our experiments and analyses reveal the essential difference between the conventional and transverse Thomson effects. Whereas the former depends sorely on the temperature derivative of the Seebeck coefficient, the latter depends on the temperature derivative and the magnitude of the Nernst coefficient. The observation of the transverse Thomson effect provides a new concept for active thermal management technologies.

0402電気応用
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