Слабое поле, сильный ток: эффект Нернста в многослойном графене ✛

Оригинал: "Large Nernst effect in chemically derived multilayer graphene at millitesla magnetic fields"
arXiv:2609.05898v1 · 2026-09-05 · CC BY 4.0 · 1 мин
В дешёвых плёнках многослойного графена поперечная термоЭДС достигает 270 мкВ/К уже в поле 315 мТ.

Обычный кусок графита, выращенный из газа, не годится для получения электричества из тепла. Внутри него есть два вида зарядов: электроны и дырки. Они движутся в разные стороны и гасят друг друга, поэтому тока нет. Но если этот кусок положить в магнитное поле и нагреть с одной стороны, заряды начинают двигаться в одну сторону. Это как толпа людей, которую регулировщик направляет в один выход. Такое явление называется эффектом Нернста. Раньше думали, что в дешёвых углеродных плёнках этот эффект слишком слабый.

Учёные вырастили плёнку многослойного графена толщиной от 20 до 100 нанометров. Это как стопка из очень тонких листов углерода. Плёнку нагревали лазером, а магнитное поле создавали маленькими постоянными магнитами. Оказалось, что даже слабое поле заставляет заряды двигаться в одну сторону, и появляется напряжение. При поле 315 миллитесла (это как у магнита на холодильник) напряжение достигло 270 микровольт на кельвин. Это в несколько раз больше, чем у лучших полупроводников.

Секрет в том, что слои графена повёрнуты друг относительно друга случайным образом. Это позволяет зарядам двигаться почти свободно, не застревая на границах слоёв.

Раньше считалось, что дешёвый графен не может давать сильный эффект Нернста. Теперь оказалось, что может. Это значит, что можно делать дешёвые устройства, которые собирают бросовое тепло и превращают его в электричество. Например, от тепла ладони или выхлопной трубы. Магнитное поле, как регулировщик, заставило заряды двигаться в одну сторону, и кусок графита стал полезным.

Магнитное поле всего 4 мТ, создаваемое маленьким постоянным магнитом, уже достаточно, чтобы поперечное напряжение в графеновой плёнке сравнялось с продольным. Это поле в сотни раз слабее поля типичного магнита на холодильник.

Понятия
сверхвысокоэнергичный гамма-квант эффект Холла ферронов графен терморегулирование тонких плёнок магнитокалорический эффект сверхпроводимость графена аномальная теплопроводность в наноструктурах сверхпроводимость, индуцированная деформацией дисульфид молибдена иттриевый железный гранат сегнетоэлектрик термоэлектрическое устройство нитрид алюминия нагрев плазмы теплопередача магнитная плёнка безмассовая частица флексоэлектричество магнитосопротивление графит