L'effet Hall
L'effet Hall est un phénomène électronique à la base.
Mais on observe le même genre de phénomène dans le domaine thermique !
Effet Hall Thermique
Dans un barreau présentant un gradient thermique, autrement dit une différence de température entre ses deux extrémités, un flux de chaleur se propage depuis le côté chaud vers le côté froid. C'est un comportement tout à fait normal.
L'effet Hall thermique ou encore effet Righi-Leduc, se manifeste par flux de chaleur transversalement (en plus du flux habituel chaud vers froid) lorsque le barreau est soumis à un champ magnétique.
Lorsqu'il s'agit d'un barreau conducteur électrique, on parle d'effet Maggi–Righi–Leduc, et on observe plutôt un changement de la conductivité thermique dans le sens transversal.
Tout ceci en l'absence de courant électrique, pour ceux qui n'ont pas percuté. Ce n'est pas un phénomène électrique, c'est un phénomène thermique.
Il nous faut donc considérer les particules ou quasi-particules qui transporte la chaleur (de l'énergie) entre les deux côtés du barreau. Pourquoi seraient-elles déviées dans un champ magnétique ?
Dans un conducteur électrique :
- Ce sont les électrons qui transportent l'énergie (mais là, il n'y a pas écoulement de charges électriques entre les deux côtés du barreau en l'absence de champ électrique). Comme tout bon électron qui se respecte, en présence du champ magnétique, il est dévié, ce qui engendre ce gradient perpendiculaire.
Dans un isolant électrique :
- Dans ce cas, ce sont les phonons, des quasi-particules (en fait un paquet de vibrations) qui propagent l'énergie. Mais ils n'ont pas de charge électrique, donc ils ne devraient pas être déviés !
- Alors on conclut que les phonons interagissent avec les électrons, qui sont eux-mêmes déviés.
Mais l'étrangeté ne s'arrête pas là. On observe ce qu'on appelle l'effet Hall thermique anormal en l'absence de champ magnétique !
Dans ce cas, on a pu éliminer les électrons et les phonons comme responsables du transport d'énergie, et ce sont des magnons, des paquets d'onde de spin, qui en sont responsables.
Eh bien sûr, la quantification s'en mêle, ce qui achève de complexifier la situation.
Souvenez-vous que ma présentation est trop simple et cache la complexité réelle du phénomène. Il existe de nombreuses variantes où les chercheurs se cassent la tête...
- [2019] Observation de phonons chiraux par l’effet Hall
thermique dans la phase pseudogap des cuprates / Steven Thériault
(voir le chapitre 1.3 L’effet Hall thermique dans la littérature scientifique - [2019] Giant thermal Hall
conductivity in the pseudogap phase of cuprate superconductors
Non seulement ils observent une conductivité thermique de Hall inhabituellement élevée, mais ils constatent que celle-ci augmente à mesure que les électrons s’immobilisent dans le matériau, ce qui indiquerait l’existence de nouvelles excitations exotiques dans les cuprates. - [2010] Observation of the Magnon Hall Effect / Onose et al.
L'effet Hall thermique est devenu un outil intéressant pour détecter les corrélations entre électrons dans les matériaux.
Bien mal à la tête ? Interro écrite pour voir ce que vous avez retenu ?
Il vous reste aussi l'effet Hall de spin pas piqué des vers.