Тепло сворачивает за угол: аномальный эффект Нернста в магнитных плёнках экспресс

Оригинал: "Observation of in-plane anomalous Nernst effect"
arXiv:2608.14060v1 · 2026-08-14 · CC BY 4.0 · 1 мин
Плёнка с магнитным порядком превращает поток тепла в электричество, даже когда поле лежит не так, как положено.

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.

В обычном эффекте Нернста поле должно быть перпендикулярно и потоку тепла, и возникающему напряжению. Здесь же напряжение рождается из-за внутреннего порядка спинов, а не из-за внешнего поля.

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.

Учёные
Jacob BekensteinWilhelm WienSatyendra Nath BoseLudwig BoltzmannCharles BennettJohn von Neumann
Понятия
аномальный эффект Холла переменный магнетизм антиферромагнитный порядок альтермагнетик магнитокалорический эффект магнитные плёнки эффекты магнитного поля магнитосопротивление магнетизм ферромагнетик аномальный перенос тепла нитрид алюминия размагничивание свойства тонких плёнок закон электромагнитной индукции Фарадея сегнетоэлектрик магнитофотонные эффекты спиновая поляризация d-волновой альтермагнетик уравнение Нернста