A nivel atómico, el bismuto muestra una serie de fenómenos físicos extravagantes. Un nuevo estudio revela un nuevo mecanismo para controlar la transferencia de energía entre los electrones y la red cristalina de bismuto. Dominar este efecto podría, en última instancia, ayudar a convertir el calor residual de nuevo en electricidad, por ejemplo, para mejorar la eficiencia general de las células solares. Estos hallazgos ya se han publicado en EPJ B por Piotr Chudzinski de la Universidad de Utrecht, Países Bajos.
El autor investiga el movimiento colectivo de los electrones en el bismuto, que se comporta de manera fluida con las ondas que se propagan en él, un fenómeno conocido como un plasmón de baja energía. Los electrones que se mueven por todo el material constantemente apuntan a preservar la misma densidad. El bismuto exhibedos tipos de electrones, extremadamente ligeros y más pesados, se mueven a diferentes velocidades. Como resultado, se forma un área de líquido de electrones menos denso. En respuesta, los electrones retroceden para compensar en el extremo de menor densidad. Sin embargo, algunosde ellos se mueven más rápido que otros. Y aparece un área más escasamente densa en otra parte del material. Y así sucesivamente ...
Este estudio demuestra que los plasmones de baja energía, cuando se sintonizan a la misma longitud de onda que las vibraciones reticulares del cristal de bismuto, o fonones, pueden ralentizar de manera muy eficiente el movimiento reticular. En esencia, este mecanismo de acoplamiento de plasmón-fonón, una vez intensificado bajo condiciones específicascondiciones, podría ser una nueva forma de transferir energía entre los electrones y la red cristalina subyacente.
Una implicación es que el acoplamiento de plasmón-fonón puede ayudar a explicar un efecto significativo observado desde hace mucho tiempo en el bismuto: el llamado efecto Nernst. Esto ocurre cuando una muestra se calienta en un lado y se somete a un campo magnético,haciendo que produzca un voltaje eléctrico significativo en la dirección perpendicular. Por lo tanto, convierte el calor en electricidad útil. Dentro de la nueva interpretación, el efecto Nernst aumenta con la temperatura de una manera que está en línea con las observaciones experimentales en bismuto, prestando un fuerte apoyo a lateoría.
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