Sciencemag.cz
Doporučujeme
Selenohalogenidy bismutu BiSeX (s brómem nebo jódem) mohou existovat ve formě speciální 1D struktury („drátku“), která má extrémně nízkou tepelnou vodivost.
Li-Dong Zhao z čínské Beihang University navrhl tento materiál na základě teoretických úvah, výpočtů a simulací, a jeho očekávané vlastnosti se podařilo potvrdit i experimentálně. S tím, jak klesá dimenzionalita, se v molekule oslabují chemické vazby, takže v 1D řetízku jsou molekuly vázány již jen velmi slabě; tisková zpráva dokonce hovoří o „kvazi-0-d krystalu“. Za tento efekt částečně odpovídají i atomy halogenu v molekule. Výsledkem je i extrémně nízká tepelná vodivost (už ve 2D je slabší než ve 3D atd.). Taková sloučenina by se mohla uplatnit v termoelektrických materiálech nebo v tepelně izolačních nátěrech. Kromě vlastních selenohalogenidů by uvedeným postupme mělo jít nacházet i další látky s podobnými vlastnostmi. (Poznámka: I když těžko říct, zda by třeba 1D drátky šlo natřít stěnu domu nebo letadlo; nespojily by se zase do nějakého „normálního“ materiálu?)
Až dosud se hledání látek s nízkou tepelnou vodivostí soustředilo především na sypké materiály, s velkými molekulami, složitou krystalovou strukturou a velkou základní jednotkou krystalu. Do těchto materiálů pak byly navíc vnášeny defekty. Opakem takových materiálů je třeba diamant s jediným malým atomem, malou základní jednotkou krystalu a silnými kovalentními vazbami mezi atomy uhlíku; diamant má také velkou tepelnou vodivost.
Tepelná vodivost BiSeI při 573 K dosahuje asi 0,27 W/mK, což je blízko teoretické minimální hodnotě. Nízká tepelná vodivost lze chápat i tak, že materiál klade velký odpor pohybu kvazičástic – fononů.
Dongyang Wang et al, Extremely low thermal conductivity from bismuth selenohalides with 1D soft crystal structure, Science China Materials (2020). DOI: 10.1007/s40843-020-1407-x
Zdroj: Science China Press/Phys.org
