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【物理】50年以上前予測の現象 世界初観測 曲がった金属に電気流すと…［05/22］


1 ：2018/05/22 〜 最終レス ：2018/08/13
磁石の性質がある曲がった金属に、電気を流すだけで温度が上がったり下がったりする現象を世界で初めて観測したと、
日本の物質・材料研究機構などのグループが発表し、
コンピューターの新しい冷却技術などにつながる可能性があると注目されています。

茨城県つくば市にある物質・材料研究機構のグループは、わずかな温度変化も測れる最先端の装置を使って、
磁石の性質がある、カタカナのコの字型に曲げられた「ニッケル」という金属に、電気を流して温度の変化を測定しました。

その結果、金属の曲がっている部分で、温度がわずかに上がったり、下がったりして、
電流が増えるほどその度合いが増す現象を世界で初めて観測しました。

グループによりますと、この現象は５０年以上前に存在が予測されていましたが、
これまで観測された例はなく、
電気を熱に変える研究の進展やコンピューターの新しい冷却技術などにつながる可能性があると注目されています。

物質・材料研究機構の内田健一グループリーダーは「ニッケルという身近な材料にも、
まだ、新しい物理現象が眠っているんだと驚きました。
電気を流すだけで、振動も騒音もなく小さいところに組み込めるので、
新しい熱制御の原理につながると思う」と話していました。

NHKニュース
https://www3.nhk.or.jp/news/html/20180522/k10011447391000.html

2 ：
　


異種金属の接合じゃないのか？

結晶構造由来？

異種金属の接合より簡単に大きな効果を出せるなら芽はあるけど、
まあ掘ってみれや、たぶんなんも出んとは思うが。
欧米企業じゃなんも出ないということを突き止めた、と評価される。
日本の研究機関じゃ知らんが。


　

3 ：
下がることもあるのか？
磁性お帯びる合金しだいではコンプレッサーもペルチェも要らないエアコンとか出来るのか？

4 ：
ようわからんけど
これで地球の温暖化も解決やな

5 ：
曲げると抵抗が高くなったり低くなったりと聞こえるんだが
金属の厚さや長さが変わるって事なんだろうな

6 ：
またノーベル賞＼(^o^)／クルー？

7 ：
熱を電流にも出来るのかしらでも精密測定しないと測れないんじゃ実用化はどうだか

8 ：
電子が曲がる事で抵抗が出来るという事？

9 ：
単に曲げたところの断面積が小さくなって抵抗が増えるとか、
曲げたところの金属の密度が上がるとかではないのか

10 ：
比抵抗率の差だけでなるんかな

11 ：
交換可能ならU型の磁石は微量の電流が流れてるって事ですかね？

12 ：
電子もコーナーリングには減速するってこと？

13 ：
スマホのタッチパネルみたいに透明電極蒸着、ニッケル蒸着してぐるぐる巻きにするとか

14 ：
電気って伝導体の表面を流れたり中心付近を流れたりするしね。
ADSLも電線の表面を信号が流れるっていうけど関係あるかな。
抵抗値が変わるんかな。

15 ：
曲がってる部分の可塑密度差？

16 ：
１万ボルトも流せば温度も上がる

17 ：
曲がった金属、というか金属の曲がった部分か、それの作り方って気もする。
棒を塑性加工したんなら微細結晶同士のずれで電気抵抗が変わるとか。

一応、記事見出しだと磁性体であることによる電磁気的な作用だと
見当をつけてるみたいだけどね。ネルンスト効果とかの関連?

18 ：
新型オーブン冷蔵庫欲しい

19 ：
直流か交流でも違うし、電流を流すと磁気が発生しそれと元々の磁性体と作用するのかなあ

20 ：
電流を曲げるだけで熱制御可能な「異方性磁気ペルチェ効果」を観測
http://www.nims.go.jp/news/press/2018/05/201805220.html

Observation of anisotropic magneto-Peltier effect in nickel
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0143-x



普通のペルチェ効果： ペルチェ係数の異なる金属同士の接合

異方性磁気ペルチェ効果： ペルチェ係数が電流-磁化がなす角度に依存して変化→単一の磁性金属で実現可能

21 ：
>>9
>>17

吸熱をどうやって説明するんだ？

22 ：
磁性体の磁化の方向と電流の流れる方向のなす角度に依存して、ペルチェ効果の
性能が変化する振る舞いが観測されました。
磁性体において、電子のスピン（磁気）(2)の効果によって、温度差を電気に変換する
ゼーベック効果が磁化の方向に依存して変化する現象は以前から観測されていましたが、
その逆過程である異方性磁気ペルチェ効果については本研究が初めての観測例になります。

23 ：
・外部磁界の方向変えると吸熱発熱の場所が変わる
・発熱量、吸熱量が電流量に依存する
・ニッケルでは通常のペルチェ効果の数%程度なのが難点
・スピン軌道相互作用の大きな元素(PtやPd)をちょっと混ぜると効果増大

ってことで
異方性磁気ペルチェ効果であることは間違いない様子

24 ：
>>1 には外部磁界のこと書いてないじゃん。
金属に流した電流と自己誘導磁界だけで生じる現象かとワクワクしたのに。

25 ：
ITOかプラチナ、スパッタだな

26 ：
研究したらCPUの電子回路とかに応用できないかね？

27 ：
胸寒だな！

28 ：
曲がっていなくても金属に電流流したら熱くなるのは小学生でも知ってるじゃん。

29 ：
ピュアニッケルのターゲットもあるな

30 ：
>>20
なぜそっちをソースにしなかったのか、問い詰めたい

31 ：
ちとわからんので、こういう理解でいい?

・電流ってのは、分子の上で渦巻いている“渦巻き”の動静で、
これの抵抗（ロスと発熱）がゼロになるのがいわゆる超伝導

・今回、これをコの字におりまげたら、渦巻き間の距離が縮まって、
より抵抗と発熱量が増したことが観測された。

32 ：
いやーこの記事は興味深い。いち早いスレ立てはさすが
いろいろ応用してほしいな

33 ：
>>31
そして、>>31の理解であれば、
球面状の内側と外側。
最終的には、軽く反った内側と外側でも、
電流の動静はかわるんじゃないか、
ってことにならね?

34 ：
いつも思うんだけど、そんな古い宿題をどっから引っ張り出してくるの？
本当に初観測なのをどうやって調べてるの？

35 ：
>>31
理解したつもりにならなきゃいい。
いろんな面での理解ってのがある。
電子の動きを電気工学の単位で
ざっと考えて数字で大枠を考えても
いい。物性で考えて、同じものなのに
効率が、抵抗が、発熱量が変わる現象
ととらえてもいい。
量子力学なら電子が原子から原子に
数珠つなぎに吸収放出を繰り返す
現象のなかに方向性があると考えてもいい。

いろいろ考え方はある。
だから一冊くらい教養書でいいから
読んでみろ。知らない世界を一文で
まとめて「こういう理解でいいの？」
ってビックリだよ。ってあんた、子供
いる？どう教育してるのか不思議で
ならない。

36 ：
>>31
いままで異なる物質を結合させないと起きなかったペルチェ効果が
単一の物質で起きることを確認した

というニュース
>>20のリンク先を読む

37 ：
>>35
残念なことに分子表面の電気の動静についての近年の研究について
俺なりの理解だとこの程度なんだよなあ・・・

38 ：
>>37
別に誰の理解でもいいだろ。
持論があるなら納得するまで学べ。
簡単に考えたいなら上の人の書いてるペルチェ効果の現れのひとつとしてもいいんだし。

39 ：
>>36
ベルチェ効果は、ことなる物質間の半導体構造において
温度差が電圧に置き換わる現象であり、
それが同一物質間でもおきる、と現象が確認された、ってことみたいだけど

>>１の発熱がベルチェ効果と確認されたことについてはやっぱり理解できないんだよな・・・

40 ：
この研究はすばらしい

とくに実験で誰もが確かめれるのが良い

41 ：
電流の向きが急激に変わって磁場の状態が変わるのと
Ni格子の歪みとNi原子スピンとの相互作用で断熱冷却が起きる。
ぐらいの粗筋だとおもう。

42 ：
ペルチェ効果の一種だね

43 ：
深く考えすぎだよお前ら

磁化と電流の方向の違いでエネルギー準位が変わるから
進行方向にエネルギーギャップが正ならその分だけ吸熱し
負ならその分だけ発熱する

エネルギーギャップの由来以外はトムソン効果や通常のペルチェ効果と同じ原理

44 ：
曲げたらコイル成分になるんじゃないの

45 ：
熱伝導力学

46 ：
逆に意図せず異方性の金属使うと回路が発熱（冷却）するよってことも言えるよな

47 ：
変化が微量なので測定できなかったんだろ。
これを利用するのはどうしたらいいものかね。

48 ：
なんだろう。この記事の文章すごく違和感がある・・・
＞磁石の性質がある
＞「ニッケル」という金属

49 ：
>>46
この効果で熱の問題が生じる程度の材料ならジュール熱ですぐさまぶっ壊れる

50 ：
曲がった金属に熱を加えると
曲がった部分外側は少しだけ温度が低い時間がありそうだけど

51 ：
曲がってるかどうかは本質ではない

自発磁化が途中で
→←
となっている真っ直ぐな強磁性体ワイヤーに電流を流しても
同じ効果は表れる

52 ：
コイル状に曲げたら発熱するのか吸熱するのか…

53 ：
>>20 有能
>>1　 無能

54 ：
>>20
ペルチェ素子の新たな発見か

55 ：
熱を移動させるのではなく、そのまま冷やすことができるの？

56 ：
物質・材料研究機構って産総研と研究が被ってるの相当あるよな
統廃合して研究費抑制しろ
個人的には物質・材料研究機構はいらない
税金の無駄

57 ：
>>1
何故今まで観測出来なかったかがこの記事に無い。
あまりに微小だったのか、金属によるのかなどの理由がね。
記者が文系なのか、疑問に思わないのかなぁ。

58 ：
電線ってなんで電気流しても熱くならないのか今まで不思議だったわ

59 ：
>>58
熱くなる。
熱は、でもトランスに集中するけどね。

交流の正弦波形にノイズが入り、正常な波形が失われると、その分の電気は変圧時には伝わらなくなる。
それで損失分の電力がその経路で熱として放出されるんだ。

60 ：
>>24
形状を工夫したらどうだろう。
シングルのコの字型じゃなくて，ソレノイド風に巻いてみるとか。

61 ：
>>57
分野ごとにその世界の学問や技術の来歴を知ってる記者を揃えている
報道機関はないよ。

62 ：
>>57
微小だったんだろう。ロックインアンプ用いたみたいだし。

想像だけどロックインサーモグラフィーってサーモグラフィーの画素ごとにロックインアンプの処理してんじゃないかと。

63 ：
>>61
だからこそ，記者には専門分野の友達を多く持って，最低限友達の説明を翻訳できる基礎知識があって欲しい。
それができないなら，せめて，記事に元ネタのリンクを出すとか参考文献を挙げて欲しい。
エビデンスに繋がる情報を一切出さないのが報道記事だったりするからタチが悪い。

64 ：
>>39
エラちゃん、これはペルチェ効果でも異方性ペルチェ効果っていうものらしいよ。
詳しくはここに書いてある。
https://www.jst.go.jp/pr/announce/20180522/

これだけの方が上の記事よりわかりやすいじゃんｗ

>ＮＩＭＳは、東北大学と共同で、磁性体中で電流を曲げるだけで加熱や冷却ができる熱電変換現象
>「異方性磁気ペルチェ効果」
>を観測することに世界で初めて成功しました。熱電変換現象で加熱・冷却するためには、これまで
>２つの異なる物質を接合した構造が用いられてきましたが、本研究により、接合の無い単一の物質
>において、その磁気的な性質のみによって熱制御できる新しい機能が実証されました。磁性体に
>おける基本的な熱電変換現象であるにもかかわらず未観測であった異方性磁気ペルチェ効果が
>初めて観測されたことで、熱電変換の基礎・応用研究がさらに活性化することが期待されます。

65 ：
>>63
友達から得られる情報は、それを理解した記者のアタマの中に再現できる情報でしかない。
嘘は書いちゃいけない。基本はね。でも少し知ってる人が納得できるお話なんて誰がどの分野でも書けるわけがない。

毎回その分野の専門家に依頼して評論めいた記事書いてもしょうがない。
エビデンスって言い方も最近流行ってるけどそんなの一般読者にはいいんだよ。
欲しかったら後追いで論文でも読めばいい。

66 ：
L字型だったら発熱か、吸熱のどっちかだけ起きるの？
それともなんも起きないの？

67 ：
>>66
自分で調べろクソ虫野郎

68 ：
http://img.2ch.sc/ico/nida.gif
https://vegasdocs.com/ranking.html

69 ：
超天才の俺ちゃんに言わせれば四角いコイルを作れば中芯が冷えるか温まる

70 ：
発熱はまだ分かるけど冷えるのが不思議だわ

71 ：
レーザー光を当てれば冷えたりするレーザー冷却もあるし
外的エネルギーを加えれば温度が上昇する（分子振動が激しくなる）とは限らない

72 ：
もっと効率が上がらないのか

73 ：
【手にチップ、埋込めよ】　大統領「方法は便利さ」　議定書「安楽に暮せる」　ＣＪＡ「いい生活保障」
http://rosie.2ch.sc/test/read.cgi/liveplus/1526955248/l50

74 ：
>>64
>https://www.jst.go.jp/pr/announce/20180522/

こ、、、これはチバニアンを境に吸熱が起こるつまり氷河期のメカニズムを説明できるんだな( ･`ω´･)

75 ：
>>59
街中にある送電線や電車や電線が放熱してるとおもうと
少しは親近感が沸くわｗ

76 ：
俺の心も暖めてほしい

77 ：
お前らはまったく基本が理解できてないな。
こんなもん簡単だろ、ペルチェ効果とゼーベック効果が
ちゃんと定性的に理解できていればな。

どちらも「電子の熱振動の激しさの違い」が原因なのは分かってんのか？
ペルチェ効果は、熱振動の激しいほうからそうでないほうに電子を流すと温度が上がる。
その逆側は熱振動の激しくないほうから激しいほうに流すことになるから温度が下がる。
ゼーベック効果は、電子の熱振動の激しさ比べであって勝ったほうから負けたほうへ
電子が流れ込む。

要は電子の熱振動に違いがあれば発熱と吸熱、または起電力が発生するのは
当たり前なわけ。

それには電流を流すこと、温度差を作ること以外に
今回みたいに曲げること、磁化の違いを作ることも普通に考えられて当たり前。

曲げればその個所の電子の熱振動が周辺と変わってくる。
磁化が違っても同じこと。
だから熱振動の違う電子が流入すれば発熱や吸熱が起こって当たり前。

電子の熱振動の違いを作る方法を他にも考えてみろよお前ら。
頑張れw

78 ：
磁石をコイルで加熱するとヒートポンプのように使えるとかいうのはどうなったんだ
もう１０年以上研究されているらしいけど

79 ：
ちなみに
「電流が増えるほどその度合いが増す」のは
流れ込む「熱い」あるいは「冷たい」熱振動電子の量が増えるから。

簡単だろ？
お前らも少しは定性的に物理を考えろよ。
数式いじりの物理知らずではダメだぞ。

くっくっく

80 ：
>>79
熱振動て周波数を言いたいのか
熱じゃダメだろ
高い周波数じゃね
熱を利用するなら磁性を失うように向きがバラバラにする必要があるだろ
素材次第じゃね

81 ：
>>77
>電子の熱振動

お前、定性的にも全く理解できてないじゃん

82 ：
単純に周波数の差が熱に変換される効果な気がするんだが
知らんけど
だから吸熱効果もある

83 ：
>>80
周波数？
電子の熱振動ってのは
熱エネルギーによるランダムな衝突運動のことだぞ。

84 ：
インピーダンスと逆の効果があったら吸熱するんじゃね

85 ：
曲がった事が大嫌いだ！

86 ：
つまりは電子の動きを制限した状態で冷やしてやればすんごい冷えるかも？

87 ：
>>1
>「ニッケル」という金属

ここ笑うところ?

88 ：
なんていやいいのか知らんが、例えば１００００ＧＨＺの状態を保存して
冷やしてやると周波数と温度が矛盾するだろ
その分だけ吸熱するんじゃね

89 ：
逆流　→　温度が上昇する
清流　→　温度が下がる

電子が流れ易いか　抵抗が出来ているかの違い

90 ：
>>20
なるほど

91 ：
内田健一准教授って若いのにめちゃくちゃ優秀やんけ！！
またNatureとかwww

92 ：
これか


電流を曲げるだけで熱制御可能な「異方性磁気ペルチェ効果」を観測 | NIMS http://www.nims.go.jp/news/press/2018/05/201805220.html

93 ：
なんで電子に運動エネルギーを与えて温度が下がるんだ
単純に考えたら矛盾してる感じするけど

94 ：
性根の曲がったキムに電気を通すと？

95 ：
>>93
これ読んでわかんない用語は調べろ。
https://www.jst.go.jp/pr/announce/20180522/
納得できなかったら東北大に入って頑張って担当者探して教えてもらえ。
それもやる気なきゃ自分で理解するのは無理だと諦めろ。

96 ：
そうすると電子回路も直角に曲がっているよりカーブさせたほうがいいとかあるの？

97 ：
>>93
違うってーの。
発表者自身も気づいてないだろうが
仕組みは>>77のとおりだ。

もっと簡単に言ってやる。
曲げることによってその箇所の抵抗が小さくなれば
吸熱になるんだよ。温度が下がる。

普通は曲げることによって抵抗は大きくなるので発熱するのだが、
何らかの理由で抵抗が小さくなれば、その箇所での
電子の熱振動（平均自由行程と平均速度）が大きくなる。そこへ隣接箇所から
熱振動の小さい電子が流入するとコイツらによってその箇所にいた電子の熱振動エネルギーが奪われてしまうから
温度が隣接部分より下がってしまうってことになるんだよ。

抵抗を下がればいいってことだな。
曲げることや磁化でもいい。
他に方法を探してみろ。

くっくっく

98 ：
>>95
それ読んでも分かるが
ペルチェ効果と言ってウヤムヤにしてるだけで
その抵抗がどうなるか気づいていないな。

くっくっく

99 ：
まあつくばって学園都市とは言うけど結局第一線の研究者は
東京や神奈川の中研にいるもんね

二線級以下の奴らを少しでも安いコストで何となく囲うためにあるのが
つくばの本質

100 ：
>>61
自分の専門分野じゃなくても科学研究の基本的な考え方やアプローチっていうのは共通している
そういう素養がある記者なら読者はこういうことがわからないだろうな、知りたいだろうなというツボをおさえて
適切な質問や取材ができると思うんだけどそういう記事が書ける記者って少ないね


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