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Efecto Hall térmico

En física del estado sólido , el efecto Hall térmico , también conocido como efecto Righi-Leduc , llamado así por los codescubridores independientes Augusto Righi y Sylvestre Anatole Leduc , [1] es el análogo térmico del efecto Hall . Dado un gradiente térmico a través de un sólido, este efecto describe la apariencia de un gradiente de temperatura ortogonal cuando se aplica un campo magnético.

En el caso de los conductores , una parte importante de la corriente térmica es transportada por los electrones. En particular, el efecto Righi-Leduc describe el flujo de calor resultante de un gradiente de temperatura perpendicular y viceversa. El efecto Maggi-Righi-Leduc describe los cambios en la conductividad térmica al colocar un conductor en un campo magnético . [ cita requerida ]

También se ha medido un efecto Hall térmico en aislantes paramagnéticos, llamado " efecto Hall de fonones ". [2] En este caso, no hay corrientes cargadas en el sólido, por lo que el campo magnético no puede ejercer una fuerza de Lorentz . El efecto Hall térmico de fonones se ha medido en varias clases de sólidos aislantes no magnéticos, [3] [4] [5] [6] pero el mecanismo exacto que da lugar a este fenómeno es en gran parte desconocido. Existe un efecto Hall térmico análogo para partículas neutras en gases poliatómicos, conocido como efecto Senftleben-Beenakker .

Las mediciones de la conductividad térmica de Hall se utilizan para distinguir entre las contribuciones electrónicas y reticulares a la conductividad térmica. Estas mediciones son especialmente útiles al estudiar superconductores . [7]

Descripción

Dado un conductor o semiconductor con una diferencia de temperatura en la dirección x y un campo magnético B perpendicular a él en la dirección z , entonces puede ocurrir una diferencia de temperatura en la dirección transversal y ,

El efecto Righi-Leduc es un análogo térmico del efecto Hall. En este último caso, una tensión eléctrica aplicada externamente hace que fluya una corriente eléctrica. Los portadores de carga móviles (normalmente electrones) son desviados transversalmente por el campo magnético debido a la fuerza de Lorentz . En el efecto Righi-Leduc, la diferencia de temperatura hace que los portadores de carga móviles fluyan desde el extremo más cálido al más frío. En este caso, también la fuerza de Lorentz provoca una desviación transversal. Como los electrones transportan calor, un lado se calienta más que el otro.

El coeficiente térmico de Hall (a veces también llamado coeficiente de Righi-Leduc) depende del material y tiene unidades de tesla −1 . Está relacionado con el coeficiente de Hall por la conductividad eléctrica , como

.

Véase también

Referencias

  1. ^ Lalena, John N.; Cleary, David A. (2010). Principios de diseño de materiales inorgánicos (2.ª ed.). John Wiley and Sons. pág. 272. ISBN 978-0-470-40403-4. Consultado el 25 de abril de 2011 .
  2. ^ Strohm, Cornelius; Rikken, Geert LJA; Wyder, Peter (7 de octubre de 2005). "Evidencia fenomenológica del efecto Phonon Hall". Physical Review Letters . 95 (15): 155901. Bibcode :2005PhRvL..95o5901S. doi :10.1103/PhysRevLett.95.155901. PMID  16241740.
  3. ^ Li, Xiaokang; Fauqué, Benoît; Zhu, Zengwei; Behnia, Kamran (2020). "Efecto Hall térmico del fonón en titanato de estroncio". Physical Review Letters . 124 (10). APS: 105901. arXiv : 1909.06552 . Código Bibliográfico :2020PhRvL.124j5901L. doi :10.1103/PhysRevLett.124.105901. PMID  32216396.
  4. ^ Sharma, Rohit; Bagchi, Mahasweta; Wang, Yongjian; Ando, ​​Yoichi; Lorenz, Thomas (2024). "Efecto Hall térmico de fonones en aislantes topológicos con compensación de carga". Physical Review B . 109 (10). APS: 104304. arXiv : 2401.03064 . Código Bibliográfico :2024PhRvB.109j4304S. doi :10.1103/PhysRevB.109.104304.
  5. ^ Sharma, Rohit; Valldor, Martin; Lorenz, Thomas (2024). "Efecto Hall térmico del fonón en Y₂Ti₂O₇ no magnético". Physical Review B . 110 (10). APS: L100301. arXiv : 2407.12535 . doi :10.1103/PhysRevB.110.L100301.
  6. ^ Li, Xiaokang; Machida, Yo; Subedi, Alaska; Zhu, Zengwei; Li, Liang; Behnia, Kamran (2023). "El ángulo Hall térmico del fonón en fósforo negro". Nature Communications . 14 (1). Nature Publishing Group UK Londres: 1027. arXiv : 2301.00603 . Bibcode :2023NatCo..14.1027L. doi :10.1038/s41467-023-36750-3. PMC 9950068 . PMID  36823192. 
  7. ^ Grissonnanche, G (17 de julio de 2019). "Conductividad Hall térmica gigante en la fase pseudogap de superconductores de cuprato". Nature . 571 (7765): 376–380. arXiv : 1901.03104 . Bibcode :2019Natur.571..376G. doi :10.1038/s41586-019-1375-0. PMID  31316196. S2CID  197542068.