美科学家预测磁铁可作无线制冷器可在低温领域应用

　　或许有一天，你家的冰箱可以用磁铁来作“制冷剂”。美国麻省理工学院（MIT）科学家近日发展了热电学中描述电子传输的方程，用于描述磁振子传输，发现如果处在有差异的磁场中，磁振子可能会从磁铁一端运动到另一端，带走热量而产生制冷效果。相关论文发表在最近的《物理评论快报》上。

　　在铁磁体中，本地磁矩能够旋转并以不同方向排列。在绝对零度时，磁矩排列使磁体产生的磁力最强；随着温度上升，更多磁矩自旋变得更不同步，磁力会变弱。而磁振子就是随着这种温度升高而产生的。磁振子是磁铁中的一种准粒子，是磁矩共同旋转形成的，也叫“自旋子”。

　　磁振子很像电子。电子能同时携带电荷并导热，能在电场或温差作用下运动，这种现象即热电效应。据物理学家组织网7月29日（北京时间）报道，科学家一直在研究热电效应，如热电发电机把热直接转化为电，或不用任何运动部件来制冷。磁振子也能在两种力的作用下运动：温差和磁场。研究人员发展了热电学中描述电子传输的玻尔兹曼传输方程，经推导后得到了两个新方程来描述磁振子传输。他们能用新方程预测磁振子制冷效应，类似于热电制冷效应。当磁振子处在有差异的磁场中，会携带热量从磁体一端移动到另一端。

　　他们用普通的磁绝缘体构建了模型，从以往资料中收集了这种材料的数据输入新模型中，发现存在一个温和的磁场梯度时，它能产生较小的制冷效应；而在低温情况下，制冷效应更明显。

　　“你能把热量从一边吸到另一边，从本质上说，就能把磁铁用作制冷器。”MIT机械工程系研究生廖柏林（音译）说，“你可以想象一种无线制冷，给放在一两米外的一块磁铁，或你的便携电脑施加磁场，就能给它降温。”按照他们的理论，这种磁致冷冰箱无需任何会动的部件，不像传统冰箱那样，要用一根管子不断地泵液体才能保持低温。

　　MIT机械工程系主任陈刚认为，最先应用磁振子制冷效应的，可能是那些需要在极低温度下无线制冷的研究。“就目前来说，可能的应用是在低温领域，比如给红外探测仪制冷。但我们还需要通过实验来证明这一理论，并寻找更好的材料。我们希望这能促进新的实验。”

　　德克萨斯大学奥斯汀分校机械工程教授史丽（音译）说，该研究小组发现的磁制冷效应是“一种研究自旋与热量结合的非常有用的理论框架，可能刺激出一些新想法，比如在固体制冷器系统中，用磁振子做工作‘液’。”