¿La conductividad térmica de los metales se ve afectada por los campos magnéticos?

Los campos magnéticos ciertamente pueden influir en la conductividad térmica. Esto aparece, como era de esperar, cuando hay una fuerte influencia del campo magnético en otras propiedades, particularmente las electrónicas.

Un ejemplo (no metálico) es 'Tensor de conductividad térmica en YBa$_{2}$cobre$_{3}$O$_{7-x}$: Efectos de un campo magnético planar' por R. Ocana y P. Esquinazi, Phys Rev B66 064525 (2002). La influencia de los campos magnéticos en el estado superconductor es bien conocida, por lo que podría ver fácilmente que podrían alterar los estados de emparejamiento y cambiar la conductividad térmica (principalmente electrónica) a bajas temperaturas.

Otro ejemplo es 'Efecto de campo magnético gigante sobre la conductividad térmica de multicapas magnéticas, Cu/Co/Cu/Ni(Fe)', H. Sato et al., J. Phys. Soc. Jpn. 62 431-434 (1993). Nuevamente, las interacciones magnéticas que conducen a los grandes cambios de magnetorresistencia deberían y pueden afectar el componente electrónico de la conductividad térmica.

Como ejemplo final, 'Efecto de un campo magnético sobre la conductividad térmica del telururo de plomo-telururo de estaño', T. Knittel y HJ Goldsmid, J. Phys. C. 12 1891-1897 (1979). Nuevamente, a baja temperatura, la conductividad térmica electrónica domina y el campo magnético la modulará.

No creo que la conductividad térmica de la mayoría de los metales sea muy sensible a los campos magnéticos. Sí, habrá algún cambio de banda inducido por el campo en el caso de un ferromagnético itinerante que, en principio, conduce a un cambio en la densidad de los estados en el nivel de Fermi, pero normalmente será un efecto muy pequeño.

Si el cambio inducido por el campo magnético en la conductividad térmica de un metal dado fuera significativo, entonces por la ley de Wiedemann-Franzla conductividad eléctrica del metal también debería cambiar en la misma proporción, ya que tanto la conductividad térmica (electrónica) como la conductividad eléctrica de un metal son sensibles a la densidad electrónica de estados en el nivel de Fermi. Intente hacer un experimento usted mismo en el que conecte un cable de metal a un ohmímetro sensible y vea si puede detectar un cambio en la resistencia eléctrica del cable cuando lo pone cerca de un imán fuerte. Para los campos magnéticos que puede obtener de los imanes permanentes típicos, supongo que no podrá detectar ningún cambio en la resistencia eléctrica del cable. Según Wiedemann-Franz, eso significa que es probable que cualquier cambio en la conductividad térmica del cable sea nulo a todos los efectos prácticos.

De hecho, los campos magnéticos fuertes pueden inducir transiciones entre bandas en las que los electrones pueden "saltar" de una banda electrónica a otra, en cuyo caso el modelo semiclásico familiar de la dinámica electrónica se rompe. Este efecto se llama avance magnético . Sin embargo, para que los campos magnéticos induzcan tales saltos, la cantidad$\hbar \omega _c$(dónde$\omega _c$es la frecuencia del ciclotrón$\frac{\text{eB}}{m}$y e = carga del electrón, B = campo magnético, m = masa efectiva del electrón) debe ser comparable a cualquier brecha de energía entre bandas dada. Incluso para un gran campo de$B=10^4$Gauss (imán de nevera típico de unos 50 a 100 Gauss),$\hbar \omega _c$es solo del orden de$10^{-4}$eV, por lo que puede ver que se requieren campos magnéticos muy, muy grandes para tener un gran efecto en la dinámica de los electrones en lo que respecta a cambiar significativamente las propiedades físicas de un metal, como cambiar su conductividad térmica.

(*Nota: siempre se pueden encontrar condiciones en las que un pequeño cambio en el campo magnético puede inducir, por ejemplo, que un metal superconductor se convierta en un metal normal, lo que da como resultado un gran cambio en la conductividad térmica, así como en otras propiedades físicas. Pero en mi respuesta anterior asumo que estás excluyendo tales "casos especiales").