Алмаз — більше не еталон: знайдено кристал, який перевершив дорогоцінний камінь

Донедавна алмази вважалися еталоном серед ізотропних матеріалів, але останнє дослідження все змінило. Команда вчених з'ясувала, що при виробництві дуже чистих кристалів BAs їхня теплопровідність може перевищувати 2100 Вт на метр на кельвін (Вт/м-К) при кімнатній температурі. Такі результати перевершили показники самого алмазу, пише ScienceDaily.

Таким чином було кинуто виклик наявним теоретичним моделям поширення тепла через тверді матеріали. Відкриття вже вказує на перспективність нового напівпровідника для пристроїв, яким потрібне терморегулювання. Наприклад, смартфони, потужна електроніка і центри обробки даних.

"Наші дані вірні, а це означає, що теорія потребує коригування. Я не кажу, що теорія хибна, але необхідно внести коригування, щоб вона узгоджувалася з експериментальними даними", — говорить один з авторів відкриття з Х'юстонського університету Жифен Жень.

Протягом десятиліття арсенід бору інтригував дослідників. Ще у 2013 році фізик з Бостонського коледжу і співавтор дослідження Девід Бройдо зі своїми колегами висунули теорію про те, що BAs може проводити тепло так само ефективно, як це роблять алмази. Але 2017 року в модель було додано такий складний фактор, як чотирифононне розсіювання, що знизило прогнозовану ефективність до 1360 Вт/м-К. Після цього багато фахівців відмовилися від цієї ідеї.

Але команда Бройдо вважала, що проблема полягала зовсім не в самих властивостях матеріалу, а в домішках, що містяться в ньому. Зразки, відібрані для ранніх експериментів, містили дефекти, які обмежували продуктивність.

Група під керівництвом Гібралтарського університету вирішила створити кристали арсеніду бору і звести до мінімуму їхні дефекти. У підсумку, високочисті зразки продемонстрували неймовірну тепловодність — понад 2100 Вт/м-К. Такий результат перевершив не тільки попередні експерименти, а й теоретичну межу.

За словами команди, їхні результати підтверджують те, що чистота матеріалу відіграє ключову роль в ефективності теплопередачі. Це відкриває шлях до створення ще більш ефективних теплопровідних матеріалів.

Нагадаємо, алмаз із глибини 660 км розкриває таємниці Землі. Глибоко під нашими ногами, далеко за межами слабкої досяжності людей, відбуваються загадкові процеси. Тепер нам відомо про них трохи більше.