Krystal, ilustrační obrázek. Pixabay License. Volné pro komerční užití

Krystal se dvěma pozicemi pro atom titanu velmi špatně vede teplo

Krystaly bývají obvykle dobrými vodiči tepla, u skel je tomu naopak. Jedná se o důsledek toho, že v pravidelně uspořádaném krystalu se teplo může šířit jako vlna jedním směrem, zatímco u amorfních látek vibrace přeskakují z atomu na atom náhodně a přitom se se rozptylují.
Krystalická látka BaTiS3 (sulfid barnato-titaničitý) má ale jednu zvláštní vlastnost. Atom titanu zde totiž může existovat na dvou prostorově odlišených místech, které odpovídají dvěma různým energetickým hladinám (základní a excitovaný stav). Mezi oběma těmito pozicemi může rovněž docházet ke kvantovému tunelování, a to překvapivě často (zejména vzhledem k tomu, o jak velký atom jde) – což zase souvisí s tím, jak relativně nízká potenciálová bariéra oba stavy odděluje..
Jak si všimli výzkumníci z Caltechu, USC a Oak Ridge National Laboratory, při přenosu tepla to pak funguje následovně: vibrace posune atom titanu do excitovaného stavu, ten pak skočí zpět, jenže energie je už pak dál rozptýlena cca v náhodném směru, nikoliv předána přímo. BaTiS3 má pak tepelnou vodivost jako sklo, ba dokonce se u něj navíc tepelná vodivost s klesající teplotou snižuje, což už je velká anomálie; měření byla prováděna za teplot mezi 50 a 500 K. Ukázalo se, že za nízkých teplot má BaTiS3 jednu z vůbec nejhorších tepelných vodivostí pevných látek (tedy těch „vyplněných“, nepočítáme-li porézní materiály).
Krystalické látky se špatnou tepelnou vodivostí by potenciálně mohly být použitelné např. jako termoelektrické materiály i pro další aplikace. Dosud se tepelná vodivost snižovala tak, že se do krystalických materiálů zanášely kazy (příměsi – jiné atomy), což ale zase měnilo elektrickou vodivost i optické vlastnosti. Speciální špatně tepelně vodivé krystaly by podobné úpravy a z toho vyplývající kompromisy nevyžadovaly.
Vedle BaTiS3 jsou známy ještě některé další špatně tepelně vodivé krystaly, ale zbývá teprve prozkoumat, zda jde o důsledek stejného jevu.

Bo Sun et al, High frequency atomic tunneling yields ultralow and glass-like thermal conductivity in chalcogenide single crystals, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-19872-w
Zdroj: California Institute of Technology / Phys.org

Amyloidové plaky se mohou vyskytovat i v oční sítnici

Amyloidní plaky jsou bílkovinné usazeniny, které se hromadí mezi mozkovými buňkami, zřejmě různě komplikují jejich …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close