Przewodność cieplna na poziomie cieczy
Przewodność cieplna tego związku wynosi zaledwie 0,2 wata na m-K w temperaturze pokojowej. Dla porównania, woda przewodzi ciepło trzy razy lepiej, a zwykłe szkło okienne – aż pięciokrotnie skuteczniej. To niezwykłe, mając na uwadze fakt, iż większość kryształów, jak diamenty czy metale, doskonale radzi sobie z transportem ciepła dzięki uporządkowanej strukturze.
Mimo swojej uporządkowanej struktury, materiał zachowuje się jak szkło pod względem transportu ciepła – co czyni go jednym z najsłabiej przewodzących ciepło stałych materiałów krystalicznych znanych do tej pory – podkreślają członkowie zespołu
Czytaj też: Przełomowe odkrycie. Elektronika może przestać emitować ciepło
Klucz do zrozumienia tego fenomenu leży w zachowaniu atomów srebra w strukturze krystalicznej. W przeciwieństwie do typowych kryształów, gdzie atomy zajmują stałe pozycje, tutaj zachowują się one w sposób nieuporządkowany. Te chaotyczne ruchy skutecznie zakłócają fonony, czyli kwantowe drgania odpowiedzialne za przenoszenie ciepła w ciałach stałych. Badania przesunięć atomowych potwierdziły, że atomy srebra wykazują znacznie większą mobilność niż pozostałe składniki struktury.
Stabilność w ekstremalnych warunkach
Jedną z najbardziej imponujących cech AgGaGe3Se8 jest utrzymywanie swoich właściwości w szerokim zakresie temperatur – od -271 do 400 stopni Celsjusza. To zakres, który pokrywa większość praktycznych zastosowań technologicznych. W temperaturach bliskich zera absolutnego zaobserwowano interesujące zjawisko. Chodzi o tzw. pik bozonowy w pojemności cieplnej. To dodatkowo potwierdza teorię o nieuporządkowanym charakterze materiału.
Czytaj też: Naukowcy przyjrzeli się nanolitom. Co robią mikroskopijne kryształy w erupcjach wulkanów?
Materiały o tak niskiej przewodności cieplnej mogłyby znaleźć zastosowanie w modułach termoelektrycznych czy jako bariery termiczne w elektronice. Niestety, AgGaGe3Se8 nie jest gotowy do komercjalizacji. Słabe przewodnictwo elektryczne i zawartość drogiego germanu stanowią poważne wyzwania. Mimo tych ograniczeń, odkrycie ma ogromną wartość naukową. Zrozumienie mechanizmów kontroli transportu ciepła może przyczynić się do projektowania nowych materiałów dla energetyki, lotnictwa czy zaawansowanej elektroniki. To przypomina nam, jak wiele niespodzianek może wciąż czekać w dziedzinie nauki o materiałach.