El calor se desvía lateralmente bajo la acción de un campo magnético exprés
En un cristal aislante, el calor normalmente se propaga del extremo caliente al frío. Pero si se activa un campo magnético, parte del flujo de calor se desvía hacia un lado, como el agua que, al deslizarse por una pendiente, se desplaza ligeramente hacia un costado cuando el viento la empuja. Este comportamiento se conoce como efecto Hall térmico.
Los investigadores tomaron un cristal laminar de WS2 (disulfuro de tungsteno, una sustancia similar al grafito pero formada por átomos de tungsteno y azufre) y midieron cómo el calor se desplaza a lo largo de las capas y a través de ellas. Descubrieron que ambos flujos alcanzan su máximo casi a la misma temperatura. Y su relación no supera un cierto límite, como en otros aislantes.
Los autores compararon esto con el comportamiento de un gas de moléculas de forma no esférica. Allí, el campo magnético afecta la rotación de las moléculas, y debido a las colisiones surge un flujo de calor transversal. Por analogía, en el cristal el campo actúa sobre los fonones a través de su interacción mutua. Una estimación simple que tiene en cuenta la fuerza de Berry (un efecto relacionado con la geometría del movimiento de los átomos) describe bien las mediciones en siete aislantes cristalinos diferentes.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2604.03644
The amplitude of the Hall response of electrons can be understood without invoking interactions. Most theories of the phonon thermal Hall effect have likewise opted for a non-interacting picture. Here, we challenge this approach. Our study of WS$$_2$$, a transition metal dichalcogenide (TMD) insulator, finds that longitudinal, $$\kappa_{xx}$$, and transverse, $$\kappa_{xy}$$, thermal conductivities peak at almost the same temperature. Their ratio obeys an upper bound, as in other insulators. We then compare transverse thermal transport in a phonon gas and in a molecular gas. In the latter, the Senftleben-Beenakker effect is driven by the competition between molecular collisions and applied magnetic field in setting the distribution of molecular angular momenta. An off-diagonal transport response arises thanks to interactions between non-spherical particles, which do not need to be chiral. By analogy, we argue that in a phonon gas, magnetic field will influence phonon-phonon interactions, and generates a transverse thermal \emph{resistivity}, whose order of magnitude can be accounted for by invoking a Berry force on the drift velocity of the nuclei in the presence of a finite heat. This simple picture gives a reasonable account of the experimentally measured transverse thermal resistivity of seven different crystalline insulators.
El efecto Hall térmico en aislantes se observó por primera vez en 2005 en el granate de terbio y gadolinio, y desde entonces se ha detectado en muchos cristales.