فلزی که گرم نمی‌شود

گروهی از محققان موفق نوعی ویژگی جدید در فلزات کشف کردند که می‌تواند انرژی الکتریسیته را بسیار بهتر از گرما انتقال بدهد.

وب سایت سایبربان: گروهی از محققان موفق نوعی ویژگی جدید در فلزات کشف کردند که می‌تواند انرژی الکتریسیته را بسیار بهتر از گرما انتقال بدهد.

به گزارش واحد فناوری اطلاعات سایبربان؛ محققان بسیاری از سراسر دنیا از سال‌ها قبل در تلاش بودند ماده‌ای شفاف تولید کنند که در دمای اتاق با حرارت کمی از حالت نارسانا به رسانا تبدیل شود؛ اما این کار با چالش‌های بسیاری همراه بود. به تازگی گروهی از محققان دانشگاه برکلی اعلام کرده‌اند موفق به ساخت ماده‌ای با ویژگی‌های مذکور شده‌اند که «دی‌اکسید فلز وانادیوم» (metallic vanadium dioxide) نام دارد.

با توجه به گزارش منتشر شده توسط دانشمندان، دی‌اکسید وانادیم می‌تواند جریان برق را بسیار بهتر از حرارت منتقل کند که یک تناقض کامل در قوانین فیزیکی مربوط به هدایت الکتریکی و حرارتی فلزات به حساب می‌آید.

جانکیوا وو (Junqiao Wu)، فیزیکدان آزمایشگاه و استاد علوم و مهندسی دانشگاه برکلی گفت: «یافته مذکور کاملاً تصادفی بود. نتیجه‌ای که به دست آمده است کاملاً با چیزهایی که در کتاب‌های درسی در مورد مواد رسانا آموزش داده می‌شود، متناقض است. ین کشف در درک رفتار بنیادی الکترونیک رساناهای نوین، اهمیت اساسی دارد.»

دی‌اکسید وانادیم، الکتریسیته را 10 برابر بیشتر از گرما، را جابه‌جا می‌کند. البته محققان اعلام کردند ویژگی یافت شده توسط آن‌ها در مواد دیگری نیز وجود دارند؛ با این تفاوت که در دمایی صدها درجه زیر صفر این توانایی آشکار می‌شود.

پژوهشگران توضیح دادند ویژگی یاد شده به تعداد آرایش الکترونی ۱ موجود در مواد بستگی دارد. در فلزات معمولی الکترون‌ها به علت گرما در جهات تصادفی حرکت می‌کنند و برای انتقال برق سمتی مشخص را می‌پیمایند؛ اما این شرایط در ماده‌ی موردبررسی کاملاً متفاوت است.

الکترون‌های موجود در دی‌اکسید وانادیم، برای تحرک به حرکات یکدیگر نگاه کرده و مانند امواج ایجاد شده در سیال عمل می‌کنند نه به عنوان ذراتی گسسته. این موضوع باعث می‌شود آشفتگی ایجاد شده در الکترون‌ها تا حد بسیار زیادی از بین رفته و حرارت تولیدشده تا به شدت کاهش پیدا کند؛ اما در مقابل به علت جریان ثابت ایجاد شده الکتریسیته به خوبی منتقل می‌گردد.

پژوهشگران توضیح دادند از این فلز می‌توان برای کنترل حرارت در محیط‌های بسیار گرم و حفظ حرارت در دماهای بسیار پایین استفاده کرد. به علاوه عده‌ای معتقدند به کمک این یافته می‌توان نسل جدیدی از قطعاتی سخت‌افزاری ایجاد کرد که دمای بسیار پایینی تولید می‌کنند، در نتیجه کارایی آن‌ها افزایش یافته، وزن و اندازه‌ای که دارند به خصوص در تجهیزات قابل‌حمل به شدت کاهش پیدا می‌کند.

محققان اعلام کردند هنوز نمی‌توان از فلز مذکور برای موارد تجاری استفاده کرد.

_________________________________

1. آرایش الکترونی، نحوه چینش الکترون‌ها در اوربیتال‌ها اطراف هسته ‌اتم را نشان می‌دهد