Investigadores del Instituto Max Planck de Química de Estados Sólidos en Dresden (Alemania), junto con colaboradores de la Universidad Estatal de Ohio y la Universidad de Cincinnati, han descubierto, por primera vez, un efecto termoeléctrico gigante en un antiferromagneto.
El estudio publicado en Nature Materials muestra sorprendentemente, que los antiferromagnetos pueden tener el mismo valor del efecto Nernst anómalo que los ferromagnetos convencionales, pero sin campos magnéticos extraviados que de otra manera afectarían a los dispositivos circundantes. La receta recién descubierta para generar grandes voltajes Nernst y abre una nueva dirección de investigación para el desarrollo de dispositivos termoeléctricos de alta eficiencia.
Forzar a los electrones a fluir perpendicularmente a un flujo de calor requiere un campo magnético externo, esto se conoce como efecto Nernst. En un material permanentemente magnetizado (un ferromagneto), existe un efecto Nernst anómalo (ANE) que puede generar electricidad a partir del calor incluso sin un campo magnético.
El efecto Nernst anómalo escala con el momento magnético del ferromagneto. Un antiferromaimán, con dos subredes magnéticas de compensación, no muestra ningún momento magnético externo ni un campo magnético externo medible y, por lo tanto, no debe presentar ningún ANE.
«Sin embargo, recientemente hemos entendido que mediante el nuevo concepto de topología se puede aplicar para lograr grandes efectos Nernst en imanes. En particular, hemos aprendido que la cantidad conocida como fase Berry está relacionada con el ANE y puede incrementarlo considerablemente. Sin embargo, el ANE en los antiferromagnetos todavía está en gran parte inexplorado, en parte porque no se pensaba que existiera el ANE», explican desde el Instituto.
Sorprendentemente, el equipo de investigación ha encontrado un gran efecto Nernst anómalo, mayor del que se conoce en casi todos loa ferromagnetos en YbMnBi2 , un antiferromagneto.
«Aunque el valor de ANE es sorprendentemente grande y el valor de zT es mucho más alto que el de los ferroimanes, el rendimiento termoeléctrico general aún debe mejorarse para aplicaciones prácticas», dice Yu Pan, líder del grupo en el departamento de Química del Estado Sólido en el MPI. «Sin embargo, este estudio muestra el gran potencial de los antiferromagnetos para aplicaciones termoeléctricas, ya que tienen un rendimiento mucho mejor que los ferroimanes. Creemos que nuestro trabajo es solo el comienzo del descubrimiento de materiales termoeléctricos aún más interesantes en el futuro».
Fuente: web de elperiodicodelaenergia.com.es
