Физики из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Университета Калифорнии зафиксировали нетипичное поведение металлов: электроны в диоксиде ванадия могут проводить электричество, не проводя тепло, — об этом сообщает Нightech.
Для большинства металлов отношения электрической проводимости и теплопроводности регулируются законом Видемана-Франца: чем лучше вещество проводит электричество, тем лучше оно проводит и тепло.
Но в случае диоксида ванадия это не так. Ванадий уже известный своими нетипичными свойствами: способностью становиться из диэлектрика металлом при достижении 67 градусов С.
Старший исследователь Цзюньцяо Ву подтверждает: «Это совершенно неожиданное открытие. Оно свидетельствует о решительном разрыве с законом, известным из учебников, который работал в случае обычных проводников. Оно обладает фундаментальной важностью для понимания основ поведения электронов в новых проводниках».
С помощью результатов моделирования и экспериментов с рассеянием рентгеновских лучей ученые смогли узнать пропорцию теплопроводности, свойственную вибрации кристаллической решетки вещества и движений электронов.
Ученые обнаружили, что теплопроводность, свойственная электронам, у диоксида ванадия в 10 раз меньше, чем они ожидали на основании закона Видемана-Франца.
Важно то, что объем электричества и тепла, которые диоксид ванадия может проводить, настраивается при помощи других материалов, например, вольфрама. Это позволяет управлять количеством рассеиваемого тепла, меняя состояние диоксида ванадия с диэлектрика на металл и обратно.
Это открытие может использоваться для рассеивания тепла в двигателях или для повышения энергетической эффективности зданий. Настраивая теплопроводность, можно эффективно и автоматически рассеивать тепло в жаркие летние дни, благодаря высокой теплопроводности, и предотвращать потерю тепла зимой, из-за низкой теплопроводности.