Trong các phòng thí nghiệm trên khắp thế giới, dòng nhiệt trong tinh thể bỗng nhiên bắt đầu lệch hướng dưới tác dụng của từ trường — và điều này không xảy ra ở những vật liệu kỳ lạ, mà ở những chất bán dẫn và chất cách điện hết sức thông thường như silic, germani và oxit magie.
Đó là hiệu ứng Hall nhiệt phonon: các chuẩn hạt mô tả dao động của mạng tinh thể, dưới ảnh hưởng của từ trường, tạo ra dòng nhiệt ngang. Trước đây người ta cho rằng hành vi như vậy chỉ đặc trưng cho những vật liệu có đặc điểm từ tính hoặc tôpô, nơi spin hoặc những kích thích đặc biệt đóng vai trò quan trọng.
Các phép đo mới cho thấy hiệu ứng này biểu hiện một cách phổ quát — trong một lớp rộng lớn các tinh thể phi từ. Đồng thời, độ lớn của độ dẫn nhiệt ngang tỉ lệ với bình phương của độ dẫn nhiệt dọc, điều này cho thấy sự tương tác trực tiếp giữa dao động của các nguyên tử với từ trường, không qua trung gian của các chuẩn hạt khác.
Phát hiện này buộc phải xem xét lại những quan niệm cơ bản về cách phonon hành xử trong từ trường. Nếu trước đây vận chuyển nhiệt được coi là chủ yếu mang tính vô hướng và không nhạy cảm với tác động từ trường trong các vật liệu thông thường, thì nay phải tính đến một bậc tự do mới — sự phân cực elip của phonon và tương tác của chúng với trường ngoài.
Đối với các ứng dụng thực tiễn, điều này có nghĩa là trong các thiết bị nhiệt điện và hệ thống làm mát trong tương lai, người ta sẽ có thể điều khiển dòng nhiệt không chỉ bằng gradient nhiệt độ mà còn bằng một từ trường yếu. Những vật liệu như vậy đã được sử dụng trong điện tử, và hiệu ứng này có thể ảnh hưởng đến việc tính toán chế độ nhiệt của chip.
Các thí nghiệm được tiến hành trên những mẫu chất lượng cao, nơi đóng góp của các hạt tải điện là tối thiểu, điều này cho phép tách ra cơ chế thuần phonon. Kết quả phù hợp với các mô hình lý thuyết dự đoán tính phổ quát của hiện tượng đối với các tinh thể có đối xứng rời rạc.
Như vậy, bức tranh quen thuộc về vật chất ngưng tụ, nơi phonon được coi là những vật mang nhiệt «đơn giản», trở nên phức tạp hơn — và mở ra con đường dẫn tới những cách thức mới để kiểm soát dòng nhiệt ở cấp độ vi mô.
