Metal, który łamie prawa fizyki

Przewodnictwo elektryczne ma to do siebie, że idzie w parze z przewodnictwem cieplnym, jednak naukowcom z Lawrence Berkeley National Laboratory udało się ostatnio tę regułę złamać. Skłonili oni elektrony wewnątrz dwutlenku wanadu, by te przewodziły prąd, a nie przewodziły ciepła.

Powiązanie przewodnictwa elektrycznego z cieplnym (im wyższa jedna wartość, tym wyższa druga) wynika z prawa Wiedemanna-Franza. Ta fizyczna reguła została co prawda obalona już 6 lat temu, jednak do tej pory nie znaleziono metalu o tak niezwykłych, niezgodnych z tym prawem właściwościach.

A materiałem tym okazał się dwutlenek wanadu - naukowcom rzuciła się najpierw w oczy jego niezwykła zdolność do przechodzenia ze stanu izolatora w przewodnik po osiągnięciu zaledwie 67 stopni Celsjusza.

Dokładna analiza materiałowa - komputerowe symulacje i badania rentgenowskie doprowadziły do dokładnego liczbowego wyniku - elektrony przewodzą w tym materiale ciepło aż 10-krotnie gorzej od tego co przewiduje prawo Wiedemanna-Franza. A dzieje się tak dlatego, że elektrony wewnątrz tego materiału poruszają się w zwartej, zgodnej formacji przypominając nieco zachowanie cieczy - pozostałe metale tak dobrze przewodzą ciepło właśnie ze względu na fakt, że elektrony w nich są bardzo nieuporządkowane.

Materiał ten może doprowadzić do rewolucji w budownictwie. Może on bowiem rozpraszać ciepło podczas gorącego lata, a zatrzymywać je podczas zimy (do tego jest on przejrzysty w temperaturze do 30 stopni Celsjusza, zatem może nadawać się do pokrycia okien), może też służyć do wydajniejszego chłodzenia czy to silników czy to elementów elektronicznych. Ważne jest to, że jego właściwościami przewodzącymi da się manipulować mieszając go z innymi związkami, tak więc otwiera on bardzo wiele możliwości.

Źródło: , Zdj.: CC0