Алмаз – больше не эталон: найден кристалл, который превзошел драгоценный камень

До недавнего времени алмазы считались эталоном среди изотропных материалов, но последнее исследование все изменило. Команда ученых выяснила, что при производстве очень чистых кристаллов BAs их теплопроводность может превышать 2100 Вт на метр на кельвин (Вт/м·К) при комнатной температуре. Такие результаты превзошли показатели самого алмаза, пишет ScienceDaily.

Таким образом был брошен вызов имеющимся теоретическим моделям распространения тепла через твердые материалы. Открытие уже указывает на перспективность нового полупроводника для устройств, которым требуется терморегулирование. К примеру, смартфоны, мощная электроника и центра обработки данных.

“Наши данные верны, а это значит, что теория нуждается в корректировке. Я не говорю, что теория неверна, но необходимо внести корректировку, чтобы она согласовалась с экспериментальными данными”, - говорит один из авторов открытия из Хьюстонского университета Жифэн Жэнь.

На протяжении десятилетия арсенид бора интриговал исследователей. Еще в 2013 году физик из Бостонского колледжа и соавтор исследования Дэвид Бройдо со своими коллегами выдвинули теорию о том, что BAs может проводить тепло так же эффективно, как это делают алмазы. Но в 2017 году в модель был добавлен такой сложный фактор, как четырехфононное рассеяние, что снизило прогнозируемую эффективность до 1360 Вт/м·К. После этого многие специалисты отказали от этой идеи.

Но команда Бройдо считала, что проблема заключалась вовсе не в самих свойствах материала, а в содержащихся в нем примесях. Образцы, отобранные для ранних экспериментов, содержали дефекты, которые ограничивали производительность.

Группа под руководством Гибралтарского университета решила создать кристаллы арсенида бора и свести к минимуму их дефекты. В итоге, высокочистые образцы продемонстрировали невероятную тепловодность – выше 2100 Вт/м·К. Такой результат превзошел не только предыдущие эксперименты, но и теоретический предел.

По словам команды, их результаты подтверждают то, что чистота материала играет ключевую роль в эффективности теплопередачи. Это открывает путь к созданию еще более эффективных теплопроводящих материалов.