Фізики знайшли метал, який проводить електрику без нагрівання

Нещодавно дослідники з США повідомили про відкриття металу, який проводить електрику і при цьому практично не проводить тепло - неймовірно корисна властивість, яке абсолютно не відповідає сформованому уявленню про те, як працюють провідники.

Існування такого властивості у металу суперечить закону Видемана-Франца. який говорить, що хороші провідники електрики також будуть пропорційно хорошими провідниками тепла. Наприклад, з цієї причини мотори або різні електричні побутові прилади нагріваються при їх регулярному використанні і їх необхідно охолоджувати.

Дослідники показали, що такий закон абсолютно не застосуємо до двоокису ванадію (VO2) - речовина, яка вже добре відомо вченим завдяки дивною здібності "перемикатися" між станами прозорого діелектрика і електропровідного металу при температурі 67 градусів за Цельсієм.

Примітно, що дослідження вчених не тільки допоможе дізнатися більше про несподівані властивості провідників, але воно також може стати в нагоді і в побуті. Наприклад, такий метал один раз можна було б використовувати для перетворення відпрацьованого тепла з двигунів або електронних приладів назад в електрику, або створювати поліпшені віконні покриття, які зможуть зберігати прохолоду в будівлях.

Фізики знайшли метал, який проводить електрику без нагрівання

Фахівці вже знають про деякі інші матеріали, які проводять електрику краще, ніж тепло. Але вони демонструють такі властивості тільки при температурах в сотні градусів нижче нуля за Цельсієм (що досить непрактично для будь-якого реального застосування). У той же час двоокис ванадію є провідником тільки при температурах вище кімнатної. Отже, йому можна знайти більше застосувань на практиці.

Відзначається, що вчені, вивчаючи це дивне властивість речовини, спостерігали за тим, як рухаються електрони всередині кристалічної решітки двоокису ванадію, а також визначали, скільки при цьому виробляється тепла. З'ясувалося, що теплопровідність VO2 була в десять разів менше, ніж значення, передбачене законом Видемана-Франца.

Причина цього, як видається, може критися в тому, що "електрони оксиду ванадію рухалися в унісон один з одним, як рідина, а не як окремі частинки в звичайних металах", вважає У.

"Для електронів тепло - це випадкове рух. Звичайні метали ефективно переносять тепло, оскільки існує безліч різних можливих мікроскопічних конфігурацій, між якими окремі електрони можуть перемикатися, - пояснює учений. - Навпаки, узгоджений рух електронів в двоокису ванадію згубно позначається на передачі тепла з -за меншої кількості конфігурацій, між якими електрони змогли б "перестрибувати".

Дослідники також змішували діоксид ванадію з іншими металами, щоб таким чином "налаштувати" обсяг струму і тепла, яке речовина проводило. Такі можливості дуже знадобилися б для майбутніх застосувань, додають вчені.

Наприклад, коли фахівці додавали метал вольфрам до двоокису ванадію, вони знижували температуру, при якій матеріал ставав металевим, а також робили його кращим провідником тепла.

Додамо, що раніше виявилося, що графен проводить електрику в 10 разів краще, ніж передбачала теорія.