Phát hiện vật liệu dẫn điện nhưng không dẫn nhiệt, mâu thuẫn với lý thuyết hiện tại

VO2 có thể được áp dụng trong việc phát triển vật liệu dẫn điện và cách nhiệt, vì nó xuất sắc trong cả hai lĩnh vực.

Nhà nghiên cứu xác nhận sự tồn tại của vật liệu dẫn điện nhưng không dẫn nhiệt, một tính chất rất hữu ích có thể thay đổi cách chúng ta hiểu về vật lý.

VO2 là vật liệu được nghiên cứu, cho thấy khả năng dẫn điện mà không dẫn nhiệt, điều kỳ lạ mà cũng không quá bất ngờ với những người đã tìm hiểu về tính chất của nó.

Phát hiện mới là một bước ngoặt, cho thấy vật liệu có khả năng dẫn điện không nhất thiết phải dẫn nhiệt theo Định luật Wiedemann-Franz.

Ngoài tính kỳ lạ, vật liệu mới còn có tiềm năng ứng dụng lớn, từ chuyển đổi nhiệt thành điện đến việc sử dụng làm kính cách nhiệt.

Có danh sách các chất dẫn điện tốt hơn dẫn nhiệt, nhưng chỉ khi ở nhiệt độ cực thấp, không thể áp dụng vào thực tế hàng ngày. Trong khi đó, VO2 có thể truyền điện ngay cả ở nhiệt độ bình thường, điều này thực sự đáng chú ý hơn nhiều.

Để hiểu rõ hơn về tính chất đặc biệt này, nhóm nghiên cứu đã quan sát cách electron di chuyển trong mạng tinh thể của VO2 và đo lường lượng nhiệt sinh ra. Họ phát hiện ra rằng lượng nhiệt được sinh ra bởi hoạt động của electron trong vật liệu này nhỏ hơn nhiều lần so với lý thuyết truyền thống.

'Các electron di chuyển như một dòng chảy, không giống như việc chúng hoạt động như các hạt đơn lẻ trong kim loại thông thường', giáo sư Wu nói.

'Với electron, nhiệt là kết quả của chuyển động ngẫu nhiên. Kim loại thông thường truyền nhiệt tốt do có nhiều không gian trống cho electron di chuyển tự do. Trong VO2, electron di chuyển một cách nhất quán nên không tạo ra nhiều nhiệt lượng'.

Đáng chú ý, khi kết hợp VO2 với các vật liệu khác, nhà nghiên cứu có thể kiểm soát lượng điện và nhiệt di chuyển trong vật liệu. Ví dụ, thêm vonfram vào VO2 có thể tạo ra một chất dẫn nhiệt hiệu quả hơn. Điều này có nghĩa là VO2 có thể điều chỉnh nhiệt độ, từ chất dẫn nhiệt đến chất cách nhiệt.

Tuy nhiên, việc ứng dụng VO2 trong thực tế vẫn còn nhiều thử nghiệm phải thực hiện. Tuy nhiên, chúng ta có quyền kỳ vọng vào một tương lai sáng sủa và ấm áp, khi khoa học vẫn đang khám phá những tính chất hữu ích của vật liệu này. Khoa học thật kỳ diệu!

Tham khảo từ Science Alert.