W laboratoriach na całym świecie strumień ciepła w kryształach nagle zaczął odchylać się pod wpływem pola magnetycznego — i stało się to nie w egzotycznych materiałach, lecz w najzwyklejszych półprzewodnikach i izolatorach, takich jak krzem, german i tlenek magnezu.
Mowa tu o fononowym cieplnym efekcie Halla: kwazicząstki opisujące drgania sieci atomowej pod wpływem pola magnetycznego wytwarzają poprzeczny prąd cieplny. Wcześniej sądzono, że takie zachowanie jest charakterystyczne jedynie dla materiałów o właściwościach magnetycznych lub topologicznych, w których rolę odgrywają spiny lub szczególne wzbudzenia.
Nowe pomiary pokazały, że efekt ujawnia się uniwersalnie — w szerokiej klasie niemagnetycznych kryształów. Przy tym wielkość poprzecznego przewodnictwa cieplnego skaluje się z kwadratem przewodnictwa podłużnego, co wskazuje na bezpośrednie oddziaływanie drgań atomów z polem magnetycznym, bez pośrednictwa innych kwazicząstek.
To odkrycie zmusza do rewizji podstawowych wyobrażeń o tym, jak fonony zachowują się w polu magnetycznym. Jeśli wcześniej transport cieplny uważano w zwykłych materiałach za zasadniczo skalarny i niewrażliwy na oddziaływania magnetyczne, to teraz trzeba uwzględnić nowy stopień swobody — eliptyczną polaryzację fononów i ich oddziaływanie z polem zewnętrznym.
Dla zastosowań praktycznych oznacza to, że w przyszłych urządzeniach termoelektrycznych i systemach chłodzenia będzie można sterować strumieniem ciepła nie tylko gradientem temperatury, lecz także słabym polem magnetycznym. Takie materiały są już wykorzystywane w elektronice, a efekt może wpłynąć na obliczanie warunków cieplnych chipów.
Eksperymenty prowadzono na wysokiej jakości próbkach, w których wkład nośników ładunku był minimalny, co pozwoliło wyodrębnić czysto fononowy mechanizm. Wyniki są zgodne z modelami teoretycznymi przewidującymi uniwersalność zjawiska dla kryształów o symetrii dyskretnej.
Tak więc utrwalony obraz materii skondensowanej, w którym fonony uważano za „proste” nośniki ciepła, komplikuje się — i otwiera drogę do nowych sposobów kontrolowania strumieni cieplnych na poziomie mikroskopowym.
