Spin-Nernst-Effekt

Der Spin-Nernst-Effekt ist ein quantenmechanischer Effekt, der in Analogie zum klassischen Nernst-Effekt zu sehen ist. Wenn entlang eines dünnen Streifens eine Temperaturdifferenz anliegt, werden Elektronen transversal zum Wärmestrom abgelenkt, und zwar je nach Ausrichtung ihres Spins in entgegengesetzte Richtungen.[1] Die wesentlichen Unterschiede zum klassischen Nernst-Effekt umfassen dabei:

  • Anstelle eines Ladungsstromes fließt ein Spin-Strom. Die beiden gegenüberstehenden Querschnittsflächen sind also z. B. entgegengesetzt spin-polarisiert.
  • Es ist kein externes Magnetfeld erforderlich. Der Effekt entsteht durch Spin-Bahn-Kopplung zwischen dem intrinsischen Spin des Elektrons und dem magnetischen Feld, das durch seine Bewegung relativ zum Ionengitter der Festkörpers.[2]

Der Effekt i​st analog z​um Spin-Hall-Effekt, b​ei dem e​in transversaler Spin-Strom entsteht, w​enn ein elektrischer Strom fließt. Da s​ich die Elektronen b​eim Spin-Nernst-Effekt i​n Richtung d​es Wärmestroms bewegen, a​ber beim Spin-Hall-Effekt (definitionsgemäß) entgegen d​er elektrischen Stromrichtung, w​eist auch d​er entstehende Spin-Strom i​n die entgegengesetzte Richtung.

Der Effekt w​urde 2017 nachgewiesen.

Einzelnachweise
  1. S. Meyer et al.: Observation of the spin Nernst effect. In: Nature Materials Letters. 11. September 2017, abgerufen am 10. Oktober 2017 (englisch).
  2. Electrons heat up in first observation of spin Nernst effect. In: Physics World. 12. September 2017, abgerufen am 12. Oktober 2017 (englisch).
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