في مختبرات حول العالم، بدأ التدفق الحراري في البلورات ينحرف فجأة تحت تأثير المجال المغناطيسي — ولم يحدث ذلك في مواد غريبة، بل في أشباه الموصلات والعوازل الأكثر شيوعًا، مثل السيليكون والجرمانيوم وأكسيد المغنيسيوم.
الأمر يتعلق بتأثير هول الحراري الفونوني: فالجسيمات شبه الكمومية التي تصف اهتزازات الشبكة الذرية تُنشئ، تحت تأثير المجال المغناطيسي، تيارًا حراريًا عرضيًا. وكان يُعتقد سابقًا أن هذا السلوك يقتصر على المواد ذات الخصائص المغناطيسية أو الطوبولوجية، حيث تلعب اللفات أو الإثارات الخاصة دورًا.
أظهرت القياسات الجديدة أن التأثير يظهر بصورة شاملة — في فئة واسعة من البلورات غير المغناطيسية. وفي الوقت نفسه، يتناسب مقدار التوصيل الحراري العرضي مع مربع التوصيل الحراري الطولي، مما يشير إلى تفاعل مباشر بين اهتزازات الذرات والمجال المغناطيسي، دون وساطة جسيمات شبه كمومية أخرى.
هذا الاكتشاف يدفع إلى إعادة النظر في المفاهيم الأساسية حول كيفية سلوك الفونونات في المجال المغناطيسي. فإذا كان النقل الحراري يُعدّ سابقًا كمّية قياسية في الأساس وغير حساسة للتأثيرات المغناطيسية في المواد العادية، فإنه الآن لا بد من أخذ درجة حرية جديدة في الحسبان — وهي الاستقطاب الإهليلجي للفونونات وتفاعلها مع المجال الخارجي.
أما من حيث التطبيقات العملية، فهذا يعني أنه في الأجهزة الكهروحرارية وأنظمة التبريد المستقبلية سيكون بالإمكان التحكم في التدفق الحراري ليس فقط بتدرج الحرارة، بل أيضًا بمجال مغناطيسي ضعيف. وتُستخدم هذه المواد بالفعل في الإلكترونيات، وقد يؤثر التأثير في حساب الأنظمة الحرارية للرقائق.
أُجريت التجارب على عينات عالية الجودة كان فيها إسهام حاملات الشحنة في حده الأدنى، مما أتاح عزل الآلية الفونونية الخالصة. وتتوافق النتائج مع النماذج النظرية التي تتنبأ بشمولية الظاهرة بالنسبة إلى البلورات ذات التناظر المتقطع.
وهكذا، تصبح الصورة المألوفة للمادة المكثفة، التي كانت تُعدّ فيها الفونونات ناقلات «بسيطة» للحرارة، أكثر تعقيدًا — وتفتح الطريق أمام طرق جديدة للتحكم في التدفقات الحرارية على المستوى المجهري.
