Berita Magnet 2021: Hasilkan Medan Magnet Menggunakan Panas
Buckyballsrecall

Berita Magnet 2021: Hasilkan Medan Magnet Menggunakan Panas

Berita Magnet 2021: Hasilkan Medan Magnet Menggunakan Panas – Dalam sebuah studi yang baru diterbitkan, para ilmuwan EPFL untuk pertama kalinya memprediksi dan secara eksperimental memverifikasi keberadaan Efek Magnetik Seebeck.

Ilmuwan EPFL telah memberikan bukti pertama bahwa adalah mungkin untuk menghasilkan medan magnet dengan menggunakan panas, bukan listrik.

Fenomena ini disebut sebagai efek Magnetic Seebeck atau ‘termomagnetisme’.

Berita Magnet 2021: Hasilkan Medan Magnet Menggunakan Panas

Perbedaan suhu pada konduktor listrik dapat menghasilkan medan listrik. Fenomena ini, yang disebut efek Seebeck, terletak pada akar termoelektrik (panas berubah menjadi listrik), dan digunakan untuk menggerakkan pesawat ruang angkasa dan pembangkit listrik termoelektrik, dan dapat diimplementasikan untuk pemanenan panas di pembangkit listrik, jam tangan, dan mikroelektronika.

Secara teori, juga dimungkinkan untuk menghasilkan medan magnet dengan menggunakan perbedaan suhu di seluruh isolator listrik (‘termomagnetisme’).

Ini telah disebut sebagai efek Magnetic Seebeck, dan memiliki aplikasi besar untuk elektronik masa depan seperti perangkat solid-state dan transistor terowongan magnet.

Dalam terobosan publikasi Physical Review Letters yang telah dipromosikan menjadi “Saran Editor”, para ilmuwan EPFL untuk pertama kalinya memprediksi dan secara eksperimental memverifikasi keberadaan efek Magnetic Seebeck.

Termoelektrik dan ‘termomagnetisme’

Efek Seebeck (termoelektrik) – dinamai Thomas Johann Seebeck yang pertama kali mengamatinya pada tahun 1821 – dihasilkan ketika elektron dalam konduktor listrik bergerak sebagai respons terhadap gradien suhu.

Rata-rata, elektron di sisi panas konduktor memiliki lebih banyak energi kinetik dan kemudian bergerak dengan kecepatan lebih tinggi daripada elektron di sisi dingin.

Hal ini menyebabkan mereka berdifusi dari sisi panas ke sisi dingin, menghasilkan medan listrik yang berbanding lurus dengan gradien suhu di sepanjang konduktor.

Menggunakan isolator listrik daripada konduktor, peneliti yang dipimpin oleh Jean-Philippe Ansermet di EPFL telah menunjukkan bahwa efek Magnetic Seebeck juga ada.

Karena isolator tidak memungkinkan elektron mengalir, gradien suhu tidak menyebabkan elektron berdifusi.

Sebaliknya, itu mempengaruhi properti elektron lain yang membentuk dasar magnetisme dan disebut sebagai ‘spin’.

Dalam isolator, gradien suhu mengubah orientasi putaran elektron. Dalam kondisi tertentu, ini menghasilkan medan magnet yang tegak lurus terhadap arah gradien suhu.

Mirip dengan termoelektrik yang dijelaskan di atas, intensitas medan termomagnetik berbanding lurus dengan gradien suhu di sepanjang isolator.

Bukti pertama untuk efek Magnetic Seebeck

Menggunakan bahan isolasi yang disebut YIG (garnet besi yttrium), rekan penulis Antonio Vetrò memeriksa perambatan gelombang magnetisasi di sepanjang itu.

Apa yang dia temukan adalah bahwa arah gelombang magnetik yang merambat di sepanjang isolator mempengaruhi tingkat kehilangan magnetisasi – sebuah fenomena yang disebut redaman magnetik.

Ketika arah gelombang cocok dengan orientasi gradien suhu di sepanjang YIG, maka redaman magnetisasi berkurang; ketika mereka merambat ke arah yang berlawanan, redaman magnetik meningkat.

Efek Magentic Seebeck menggabungkan tiga bidang fisika yang berbeda: termodinamika, mekanika kontinum, dan elektromagnetisme.

Kesulitannya terletak pada, sampai sekarang, tidak ada yang pernah menemukan cara untuk menyatukan mereka secara konsisten.

Mengejar ini, penulis pertama Sylvain Bréchet dibangun di atas karya Ernst Stückelberg (1905-1984), seorang fisikawan Swiss terkenal yang sebelumnya telah mengembangkan formalisme termodinamika untuk pengajarannya.

Dari ratusan persamaan yang dihasilkan Bréchet, salah satunya meramalkan bahwa gradien suhu akan menghasilkan medan magnet.

Meskipun pada tahap awal, penemuan ini membuka pendekatan baru untuk mengatasi redaman magnetisasi.

Berita Magnet 2021: Hasilkan Medan Magnet Menggunakan Panas

Ini bisa berdampak luar biasa pada perangkat masa depan berbasis spintronics (Hadiah Nobel 2007), bidang teknologi baru yang menawarkan alternatif elektronik tradisional.

Dalam perangkat spintronic, transmisi sinyal bergantung pada putaran elektron daripada muatan dan pergerakannya.

Misalnya, bidang spintronics sekarang mempertimbangkan untuk mengumpulkan limbah panas yang berasal dari mikroprosesor seperti yang digunakan di komputer pribadi.