Generazione gigante


Su Nature continuano i festeggiamenti per il bosone di Higgs – a Melbourne per una settimana quasi non si è parlato d’altro…

Soddisfazione anche per il processo per diffamazione vinto nonostante la legge inglese imponga al presunto diffamatore di dimostrare la verità di quanto sostenuto, non al presunto diffamato di dimostrarne la falsità. Una museruola, come dice Quirin.

In copertina: una ricerca di quelle che generalizzano un effetto. In un cavo fatto di materiale non semiconduttore, Chris Jaworski col latte ancora dietro alle orecchie et al. misurano un effetto spin Seebeck “gigante”. Anche mille volte superiore a quello misurato nei materiali semi-conduttori.
Wow. Premessa: l’effetto Seebeck tout court è di quasi 2 secoli fa. Tra due metalli diversi a temperatura diversa si crea una corrente elettrica il cui voltaggio è proporzionale alla differenza di temperatura: la termoelettricità. Seebeck pensava che per ottenerla servisse un campo magnetico, poi si è visto che lo crea la corrente. Adesso il suo effetto si utilizza in un sacco di di dispositivi.
Purtroppo il voltaggio è risibile o si utilizzerebbe per produrre direttamente elettricità dal calore emesso da macchine industriali e non.

Seconda premessa: l’effetto spin Seebeck è stato scoperto quattro anni fa da ricercatori giapponesi e confermato due anni fa da Jaworski et al. All’incirca: quando l’estremità di un magnete o di un materiale semi-conduttore (nel quale un campo magnetico polarizza lo spin degli elettroni e li spedisce nella stessa direzione) è più calda dell’altra, libera una corrente di elettroni in una direzione diversa nel materiale non polarizzato attaccato a quell’estremità.

Si tenta di utilizzare anche questo per generare elettricità da calore attraverso un effetto spin Hall all’incontrario. Ma siamo sempre a pochi microvolt.

Invece l’effetto è “gigante” nel cavo in antimoniuro di indio al quale  Jaworski et al. hanno applicato un campo magnetico e che hanno attaccato a un pezzetto di platino. Gigante, ma nel senso che recuperano millivolt, con forti variazioni legate alla purezza dei materiali  – influisce sulle interazioni alla loro superficie.
Spin Seebeck effect driven by a magnetic field.
Nel paper del dottorando et al. ci  sono altre sorprese. Quando si inverte il campo magnetico, non si inverte il segno del voltaggio, quindi c’è una rottura di simmetria; sopra i 40 Kelvin, aumentare la potenza del campo magnetico non aumenta il voltaggio ecc.  La prima forse dipende dalla particolare struttura cristallina dell’antimoniuro di indio, scrivono Tero T. Heikkilä e Yaroslav Tserkovniak. La seconda suggerisce che si potrebbe far a meno del campo magnetico anche questa volta, e usare solo la termogenerazione.
La nuova generazione et al. spiegano i risultati con una resistenza (drag) elettroni-fononi unita all’accoppiamento spin-orbite nel loro antimoniuro. Prevedono importanti sviluppi

La magnitudine e la generalità degli effetti gigante e normale di spin di Seebeck e il fatto che i voltaggi sono generati in elettrodi metallici a bassa impedenza (di sorgente? ndr)  suggeriscono il potenziale per ottimizzare oltre questi effetti e forse tutti i congegni di stato solido a spin termico.

Heikkilä e Tserkovniak sono più ambiziosi:

Curiosamente, isolanti topologici tridimensionali – all’interno isolano la corrente, ma la conducono in superficie – scoperti di recente, si basano su leghe note per decenni come le migliori tra i materiali termoelettrici. Con una svolta a sorpresa, poco dopo che l’antimoniuro di indio è stato usato per cercare in superconduttori tridimensionali la firma degli esotici fermioni di Majorana,

Majoroni, semmai… Attenzione, cadono mixed metaphors:

ne apprendiamo le notevoli caratteristiche di spin Seebeck. Il colpevole sia nel caso topologico che dello spin Seebeck è il robusto accoppiamento tra spin e orbita. Quindi è difficile resistere all’idea che un matrimonio tra proprietà topologiche e termoelettricità potrebbe essere di reciproco vantaggio nel chiarire le prime e sfruttare la seconda.

Forse in italiano si dice effetto spin di Seebeck?
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O.T. La bussola di trote e mucche è su Oggi scienza.

Della serie Anche alle piante piace star al caldo
A confermare che l’AGW è l’ortodossia stalinista lamentata oggi dal prof. Mariani, il governo USA ha tagliato le previsioni per i raccolti di cereali e soia. Anche su scala mondiale, i danni da maltempo in Russia, Ucraina ecc. non sono compensati dalle buone prospettive in Canada e nord Europa.
In tema: un post su clima e sicurezza alimentare.