Noticia - Consiguen manejar el calor y el sonido con imanes

En la edición de este pasado martes de la revista Nature Materials describen cómo un campo magnético más o menos del tamaño de una resonancia magnética médica reduce la cantidad de calor que fluye a través de un semiconductor en un 12 por ciento.

 El estudio es el primero en demostrar que los fonones acústicos -las partículas elementales que transmiten calor y sonido a la vez- tienen propiedades magnéticas.


Átomos unidos por enlaces atómicos flexibles.

 Un fonón (el flujo verde) impacta con el átomo central,

 y transmite calor mediante la vibración de los enlaces.

Por otro lado,se induce un campo magnético.

 "Esto añade una nueva dimensión a nuestra comprensión de las ondas acústicas", dice Joseph Heremans, experto en Nanotecnología y profesor de ingeniería mecánica en la OSU, en la web de ésta. "Hemos demostrado que podemos dirigir el calor magnéticamente. Con un campo magnético lo suficientemente fuerte, deberíamos ser capaces de dirigir las ondas de sonido, también."
 Puede resultar sorprendente que el calor y el sonido tengan algo que ver entre sí, y mucho más que puedan ser controlados por imanes, reconoce Heremans. Pero ambos son expresiones de la misma forma de energía, hablando en términos de mecánica cuántica. Así que cualquier fuerza que controle uno debe controlar a la otra.
 "En esencia, el calor es la vibración de los átomos", explica. "El calor es conducido a través de materiales mediante vibraciones. Cuanto más caliente esté un material, más rápido vibrarán los átomos".
 "El sonido es la vibración de los átomos, también", continúa. "Hablo a través de vibraciones, porque mis cuerdas vocales comprimen el aire y crean vibraciones que viajan hacia usted, y usted las recoge en sus oídos como sonido."


Joseph Heremans

 El nombre "fonones" suena muy parecido a "fotones": es porque los investigadores consideran que son primos. Los fotones son partículas de luz, y los fonones son partículas de calor y sonido. Pero los investigadores han estudiado los fotones intensamente durante cien años, desde que Einstein descubrió el efecto fotoeléctrico. Los fonones no han recibido tanta atención, por lo que no se sabe mucho acerca de ellos más allá de sus propiedades de calor y sonido.
 "Creemos que estas propiedades generales están presentes en cualquier sólido", dice Hyungyu Jin, investigador postdoc de la OSU y autor principal del estudio.

Para poder apreciar el movimiento de los fonones, los investigadores tuvieron que enfriar el semiconductor hasta los 268 ºC bajo cero (rozando el cero absoluto). Como puede imaginarse, medir los cambios de temperatura en estos rangos no es sencillo. Para comprobar su hipótesis, Heremans moldeó el antimoniuro de indio con la forma de un tenedor de dos brazos, uno de ellos de 4 milímetros de grosor, y el otro de 1 milímetro.

 

A unas temperaturas tan bajas como las del experimento, el brazo más gordo debería transmitir el calor con mayor velocidad que el más delgado. Es decir, que el brazo de 4 milímetros se calentaría más. Eso fue lo que ocurrió en ausencia de imanes, pero al exponer al semiconductor a un campo magnético, el brazo gordo disminuyó su flujo calorífico en un 12%.
¿Por qué la presencia de un campo magnético afectó a la transferencia de calor? Según Heremans, los imanes provocan la colisión de los fonones, choques que se amplifican en una especie de reacción en cadena hasta el punto de que más y más fonones son expulsados y no atraviesan el material. Y, de esta forma, el semiconductor se calienta menos.


fuente:
http://www.tendencias21.net/Consiguen-manejar-el-calor-y-el-sonido-con-imanes_a40075.HTML
http://www.elconfidencial.com/tecnologia/2015-03-23/calor-sonido-imanes-fisica-cuantica_733246/