Nei laboratori di tutto il mondo il flusso termico nei cristalli ha improvvisamente iniziato a deviare sotto l'azione di un campo magnetico — e ciò è accaduto non in materiali esotici, ma nei più comuni semiconduttori e isolanti, come il silicio, il germanio e l'ossido di magnesio.
Si tratta dell'effetto Hall termico fononico: le quasiparticelle che descrivono le vibrazioni del reticolo atomico, sotto l'influenza di un campo magnetico, generano una corrente termica trasversale. In precedenza si riteneva che un tale comportamento fosse caratteristico solo di materiali con peculiarità magnetiche o topologiche, dove entrano in gioco gli spin o eccitazioni particolari.
Nuove misurazioni hanno mostrato che l'effetto si manifesta in modo universale — in un'ampia classe di cristalli non magnetici. Inoltre, l'entità della conducibilità termica trasversale scala con il quadrato di quella longitudinale, il che indica un'interazione diretta delle vibrazioni degli atomi con il campo magnetico, senza la mediazione di altre quasiparticelle.
Questa scoperta costringe a rivedere le concezioni di base su come i fononi si comportano in un campo magnetico. Se prima il trasporto termico era considerato prevalentemente scalare e insensibile agli effetti magnetici nei materiali ordinari, ora si deve tener conto di un nuovo grado di libertà — la polarizzazione ellittica dei fononi e la loro interazione con il campo esterno.
Per le applicazioni pratiche ciò significa che nei futuri dispositivi termoelettrici e nei sistemi di raffreddamento sarà possibile controllare il flusso termico non solo con il gradiente di temperatura, ma anche con un debole campo magnetico. Tali materiali sono già utilizzati nell'elettronica, e l'effetto può influire sul calcolo dei regimi termici dei chip.
Gli esperimenti sono stati condotti su campioni di alta qualità, in cui il contributo dei portatori di carica era minimo, il che ha permesso di isolare il meccanismo puramente fononico. I risultati concordano con i modelli teorici che prevedono l'universalità del fenomeno per i cristalli con simmetria discreta.
Così, il quadro abituale della materia condensata, in cui i fononi erano considerati «semplici» trasportatori di calore, si complica — e apre la strada a nuovi modi di controllare i flussi termici a livello microscopico.
