Ученые обнаружили металл, который проводит электричество, но не тепло

Ранее мир материаловедения твердо установил, что любой материал, который проводит электричество, также должен быть хорошим проводником тепла, как предписывает Закон Видемана-Франца. Но ученые из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) и Калифорнийского университета в Беркли, США, недавно обнаружили некоторые свойства материала, которые потрясли эти основные элементы. Они создали материал под названием диоксид ванадия, который может проводить электричество, не проводя тепло!

Результаты могут быть применены к большому количеству применений, таких как термоэлектрические системы, которые могут преобразовывать отходящее тепло от двигателей и машин в электричество. Металлический диоксид ванадия уже известен своей способностью превращаться из изолятора в металл при нагревании до температуры 67 градусов по Цельсию. Он имеет уникальную электронную конфигурацию, которая делает этот подвиг правдоподобным.

Цзюньцяо Ву, физик из лаборатории Беркли, сказал:

«Это показывает резкое нарушение закона об учебниках, известного как надежный для обычных водителей. Это открытие имеет фундаментальное значение для понимания базового электронного поведения новых драйверов ».

Исследователи использовали моделирование и эксперименты по рассеянию рентгеновских лучей, чтобы изолировать вибрацию кристаллической решетки материала, называемой фононами, от движения электронов. Эта изоляция показывает, что материал может перевозить грузы без нагрева.

Кредиты Фотографии: hackadaycom

Исследователи также поняли, что теплопроводность, присущая этим электронам, уже в десять раз меньше, чем предписывает закон Видемана-Франца.

«Для электронов тепло – это случайное движение. Нормальные металлы эффективно переносят тепло, потому что существует так много возможных микроскопических конфигураций, что отдельные электроны могут прыгать между ними », – сказал Ву.

«Напротив, скоординированное, подобное полосе движение электронов в диоксиде ванадия является вредным для теплопередачи, так как имеется меньше настроек для случайного скачка электронов», – сказал он.

На этом загадка не заканчивается. Количество электрической и теплопроводности других материалов также можно регулировать, смешивая с ними диоксид ванадия в выбранных пропорциях. Исследователи снизили температуру фазового перехода материала, легируя монокристалл диоксида ванадия металлическим вольфрамом. Таким образом, электроны в металлической фазе улучшают теплопроводность.

Изображение предоставлено

Этот метод позволил исследователям контролировать количество тепла, рассеиваемого диоксидом ванадия, играя с его фазой изолятора для металла. Исследователи отметили, что металлический диоксид ванадия может использоваться в самых разных областях, таких как удаление или рассеивание тепла в двигателях и разработка оконных покрытий, которые повышают энергоэффективность зданий.

Результаты были опубликованы в дневник Наука,

Что вы думаете об этом невероятном открытии? Комментарий ниже!