美科學家預測磁鐵可作無線制冷器可在低溫領域應用

　　或許有一天，你家的冰箱可以用磁鐵來作“制冷劑”。美國麻省理工學院（MIT）科學家近日發展了熱電學中描述電子傳輸的方程，用于描述磁振子傳輸，發現如果處在有差異的磁場中，磁振子可能會從磁鐵一端運動到另一端，帶走熱量而產生制冷效果。相關論文發表在最近的《物理評論快報》上。

　　在鐵磁體中，本地磁矩能夠旋轉并以不同方向排列。在絕對零度時，磁矩排列使磁體產生的磁力最強；隨著溫度上升，更多磁矩自旋變得更不同步，磁力會變弱。而磁振子就是隨著這種溫度升高而產生的。磁振子是磁鐵中的一種準粒子，是磁矩共同旋轉形成的，也叫“自旋子”。

　　磁振子很像電子。電子能同時攜帶電荷并導熱，能在電場或溫差作用下運動，這種現象即熱電效應。據物理學家組織網7月29日（北京時間）報道，科學家一直在研究熱電效應，如熱電發電機把熱直接轉化為電，或不用任何運動部件來制冷。磁振子也能在兩種力的作用下運動：溫差和磁場。研究人員發展了熱電學中描述電子傳輸的玻爾茲曼傳輸方程，經推導后得到了兩個新方程來描述磁振子傳輸。他們能用新方程預測磁振子制冷效應，類似于熱電制冷效應。當磁振子處在有差異的磁場中，會攜帶熱量從磁體一端移動到另一端。

　　他們用普通的磁絕緣體構建了模型，從以往資料中收集了這種材料的數據輸入新模型中，發現存在一個溫和的磁場梯度時，它能產生較小的制冷效應；而在低溫情況下，制冷效應更明顯。

　　“你能把熱量從一邊吸到另一邊，從本質上說，就能把磁鐵用作制冷器。”MIT機械工程系研究生廖柏林（音譯）說，“你可以想象一種無線制冷，給放在一兩米外的一塊磁鐵，或你的便攜電腦施加磁場，就能給它降溫。”按照他們的理論，這種磁致冷冰箱無需任何會動的部件，不像傳統冰箱那樣，要用一根管子不斷地泵液體才能保持低溫。

　　MIT機械工程系主任陳剛認為，最先應用磁振子制冷效應的，可能是那些需要在極低溫度下無線制冷的研究。“就目前來說，可能的應用是在低溫領域，比如給紅外探測儀制冷。但我們還需要通過實驗來證明這一理論，并尋找更好的材料。我們希望這能促進新的實驗。”

　　德克薩斯大學奧斯汀分校機械工程教授史麗（音譯）說，該研究小組發現的磁制冷效應是“一種研究自旋與熱量結合的非常有用的理論框架，可能刺激出一些新想法，比如在固體制冷器系統中，用磁振子做工作‘液’。”