إذا قمت بتسخين أحد طرفي موصل وتركت الطرف الآخر باردًا، تبدأ الإلكترونات بالتدفق من الساخن إلى البارد. عادةً، يولّد هذا جهدًا كهربائيًا على طول الموصل — مثل الماء الذي يتدفق في قناة مائلة. لكن في بعض المواد، تنحرف الإلكترونات جانبًا، وينشأ الجهد الكهربائي بالعرض. هذا يشبه مشعوذًا ينفخ على كرة فتهرب ليس إلى الأمام بل إلى الجانب. هذا الاستجابة الجانبية تُسمى التأثير الكهروحراري العرضي.
في العمل الجديد، أخذ الباحثون سبيكة من الحديد والسيليكون — Fe5Si3 — وصنعوا منها غشاءً رقيقًا. عند درجة حرارة الغرفة، كانت الاستجابة العرضية قوية جدًا: حوالي 1.5 ميكروفولت لكل درجة من فرق الحرارة. للمقارنة، في المعادن العادية يكون هذا المؤشر أصغر بمئات المرات. علاوة على ذلك، بقي جزء من الإشارة حتى عند التسخين فوق درجة حرارة الغرفة، وهذا أمر نادر.
أظهرت الحسابات أن سبب هذه الكفاءة يكمن في البنية الخاصة للمستويات الإلكترونية. في هذه المادة، تتعايش في الوقت نفسه عدة حالات غير عادية توجد عادةً بشكل منفصل. ونتيجة لذلك، تتفاعل الإلكترونات المتحركة في اتجاهات مختلفة مع المجال المغناطيسي بشكل مختلف، مما يؤدي إلى استجابة جانبية قوية. المهم أن المادة تتكون من عنصرين شائعين فقط، لذا فهي رخيصة ومتاحة.
هذه السبيكة قد تكون مفيدة في أجهزة تلتقط الحرارة المهدرة — على سبيل المثال، من أنابيب العادم أو الرقائق الإلكترونية — وتحولها إلى كهرباء. حتى الآن هذه مجرد نتيجة مخبرية، لكنها تُظهر أن المواد البسيطة يمكن أن تتصرف بطرق معقدة ومفيدة بشكل مدهش.
سُمي التأثير الكهروحراري العرضي على اسم الفيزيائي الألماني فالتر نيرنست، الذي اكتشفه في عام 1886. منذ ذلك الحين، تم البحث عنه في مواد مختلفة جدًا، ولكن فقط مؤخرًا اتضح أن بعض السبائك المغناطيسية تعطي استجابة قوية بشكل خاص.
في رواية فرانك هربرت «الكثيب»، يرتدي سكان الصحراء بدلات خاصة تعيد تدوير حرارة الجسم إلى طاقة مفيدة. مبادئ مماثلة — تحويل الحرارة إلى كهرباء — هي أساس المواد الكهروحرارية، على الرغم من أن كفاءتها الخيالية لا تزال بعيدة المنال.