Naukowcy odkryli materiał cenniejszy niż diament. „Po prostu cudowny”
Badacze z Uniwersytetu w Houston dokonali przełomowego odkrycia. Arsenek boru przewodzi ciepło skuteczniej niż diament. Artykuł na ten temat ukazał się w „Materials Today”.
Z tego artykułu dowiesz się:
- Co to jest arsenek boru.
- Jakie ma właściwości.
- Pod jakim względem przebija diament.
Arsenek boru a diament
Do tej pory punktem odniesienia dla materiałów izotropowych, gwarantujących stałość parametrów fizycznych, był diament. Właśnie to się zmienia. Naukowcy z Uniwersytetu w Houston wyłonili nowego „króla półprzewodników”.
Arsenek boru (BA) może osiągnąć wartości przewodnictwa cieplnego przekraczające 2100 watów na metr na kelwin (W/mK) w temperaturze pokojowej - więcej niż sam diament. Eksperci twierdzą, że badanie podważa istniejące modele teoretyczne, a wyniki wskazują na obiecującą alternatywę półprzewodnikową dla urządzeń wymagających zaawansowanego zarządzania temperaturą, takich jak smartfony, elektronika dużej mocy i centra danych.
„Ufamy naszym pomiarom; nasze dane są poprawne, a to oznacza, że teoria wymaga korekty” - przekonuje Zhifeng Ren, autor korespondencyjny i profesor fizyki na Wydziale Nauk Przyrodniczych i Matematyki Uniwersytetu Hawajskiego.
Wśród zalet nowego materiału naukowcy wymieniają:
- łatwiejszą i tańszą produkcję w porównaniu z diamentem, bez konieczności stosowania ekstremalnych temperatur i ciśnień;
- wyjątkową przewodność cieplną połączona z efektywnym zachowaniem półprzewodnika;
- potencjalnie lepsze parametry elektroniczne w porównaniu z krzemem ze względu na dużą ruchliwość nośników, szeroką przerwę pasmową i dobrze dopasowany współczynnik rozszerzalności cieplnej.
„Ten nowy materiał jest po prostu cudowny” - skwitował prof. Ren.
Co to jest arsenek boru?
Arsenek boru to związek chemiczny zawierający bor i arsen. Po raz pierwszy został otrzymany w 1842 roku. Naukowcy sprawdzają jego właściwości jako półprzewodnika od lat. W 2013 roku David Broido, fizyk z Boston College wraz ze współpracownikami przewidział, że termorezystory borowo-arsenowe mogą teoretycznie przewodzić ciepło równie skutecznie - a nawet lepiej - niż diament. Jednak zrewidowane modele z 2017 roku obniżyły przewidywaną wydajność do około 1360 W/mK.
Badacze podejrzewali jednak, że problem tkwi nie tyle w naturalnych właściwościach materiału, ile w zawartych w nim zanieczyszczeniach. Wcześniejsze próbki eksperymentalne zawierały defekty, które ograniczały wydajność do około 1300 W/mK, znacznie poniżej idealnych warunków przyjętych w teoretycznych przewidywaniach.
Dzięki rafinacji surowego arsenu i opracowaniu ulepszonych metod syntezy, zespół kierowany przez UH stworzył kryształy arsenku boru ze znacznie mniejszą liczbą niedoskonałości. Podczas testów te próbki o wysokiej czystości wykazały niezwykłą przewodność cieplną powyżej 2100 W/mK.
Źródło: Radio ZET/University of Houston "Scientists just found a material that beats diamond at its own game"/ScienceDaily
Byłeś świadkiem czegoś niespodziewanego? Masz temat, którym powinniśmy się zająć?
Zgłoś sprawę przez Czerwony telefon Radia ZET
