Spin caloritronics in magnetic metals and insulators

Thermo-elektrische effecten in magnetische metalen en isolatoren

De koppeling tussen warmte en elektriciteit wordt thermo-elektriciteit genoemd en is lang geleden ontdekt. Het leidt tot een elektrische stroom als een temperatuurverschil wordt aangelegd over een elektrische geleider en tot verwarming/koeling als een elektrische stroom door een grensvlak tussen twee geleiders wordt gestuurd. In zijn onderzoek kijkt Joost Flipse naar hoe deze thermo-elektrische effecten zich gedragen in magnetische metalen.

Het onderzoek laat zien dat een grensvlak tussen een magnetisch en niet-magnetisch metaal wordt gekoeld wanneer er een magnetisch gepolariseerde stroom doorheen wordt gestuurd. Ook wordt aangetoond dat het mogelijk is een warmteschakelaar op nanoschaal te maken door twee magnetische lagen, enkel gescheiden door een dun laagje koper, afzonderlijk te schakelen.

In elektrische isolatoren is het niet mogelijk thermo-elektrische effecten waar te nemen omdat er geen elektrische stroom kan lopen. Voor hun magnetische varianten is dit echter wel mogelijk aangezien de magnetische momenten van elektronen elkaar wel kunnen beïnvloeden. Flipse laat voor de eerste keer zien dat, afhankelijk van de magnetisatie-richting, verwarming of koeling kan worden geïnduceerd door zo’n soort van ‘magnetische stroom’ een magnetische isolator in te sturen. Met behulp van een computermodel kan hij het fysische proces in de metingen heel precies nabootsen en op die manier nog beter kwantificeren wat er gebeurt.

Het onderzoek van Joost Flipse vond plaats aan het Zernike Institute for Advanced Materials van de RUG en werd gefinancierd door FOM. Flipse is na afronding van het onderzoek als technical consultant gaan werken bij UL Transaction Security.