Магнитное поле в термоэлектричестве обычно действует как строгий регулировщик: чтобы тепло преобразовывалось в электричество, поле обязано быть ориентировано поперечно потоку тепла. Если поле лежит вдоль теплового потока, эффект исчезает — так считалось десятилетиями. Это ограничение вытекает из классической картины эффекта Нернста, где поперечное поле необходимо для разделения зарядов.
Учёные взяли тончайшую плёнку из магнитного оксида — материала, в котором спины электронов, их микроскопические магнитные моменты, выстроены в плоскости, как стрелки компаса на столе. Оказалось, что даже когда внешнее поле лежит в этой плоскости, в плёнке возникает заметное напряжение. Величина сигнала не уступает тому, что даёт классическое поперечное поле. Ключевой момент: эффект порождается не внешним полем, а внутренним магнитным порядком материала.
Секрет в том, что в такой плёнке сама намагниченность создаёт нужный «перекос» для электронов. Тепло течёт, электроны отклоняются вбок — и на краях плёнки появляется разность потенциалов. Это как если бы регулировщик не стоял на перекрёстке, а сам был частью дороги: направление движения задаётся не внешним постовым, а самой структурой материала. Аналогия упрощает: в реальности «перекос» возникает из-за взаимодействия спин-орбитальной связи и магнитного порядка, но суть та же — асимметрия встроена в материал.
Теперь инженеры смогут размещать термоэлектрические элементы под любым углом к источнику тепла — например, на изогнутых поверхностях двигателей или чипов. Ограничение снято, и это меняет правила игры для сбора бросового тепла: отходящее тепло можно превращать в электричество без громоздких магнитов и строгой геометрии.
Эффект Нернста назван в честь Вальтера Нернста, который получил Нобелевскую премию по химии в 1920 году за работы по термодинамике, но сам эффект открыл ещё в 1886 году.