Οι ερευνητές δείχνουν ότι ένας παλιός νόμος εξακολουθεί να ισχύει για ιδιόμορφα κβαντικά υλικά
Αυτή η σχέση μεταξύ θερμικής και ηλεκτρικής αγωγιμότητας είναι γνωστή για πάνω από έναν αιώνα και αρχικά θεωρήθηκε ότι αποτελεί θεμελιώδη ιδιοκτησία των μετάλλων. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει υλικά γνωστά ως "τοπολογικά ημιμετρικά" που φαίνεται να παραβιάζουν αυτόν τον κανόνα. Τα τοπολογικά ημιμετρικά είναι υλικά που έχουν μια μοναδική ηλεκτρονική δομή που τους επιτρέπει να διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς να διεξάγουν θερμότητα ή αντίστροφα.
Αυτά τα υλικά έχουν ενθουσιάσει τους επιστήμονες και έχουν αποτελέσει αντικείμενο έντονης έρευνας τα τελευταία χρόνια, καθώς έχουν δυνατότητες για εφαρμογές σε ηλεκτρονικά και άλλες τεχνολογίες. Οι επιστήμονες προσπαθούν να κατανοήσουν τις θεμελιώδεις αρχές που διέπουν τη συμπεριφορά των τοπολογικών ημιμέτρων, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου με τον οποίο σχετίζονται οι θερμικές και ηλεκτρικές ιδιότητες μεταφοράς τους.
Για να ρίξει φως σε αυτό το θέμα, μια ομάδα διεθνών ερευνητών με επικεφαλής τους επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Τόκιο και του Πανεπιστημίου της Βασιλείας διεξήγαγε ένα πείραμα για τη μέτρηση των θερμικών και ηλεκτρικών αγωγών ενός τοπολογικού ημιμετρικού γνωστού ως διτλιδίου βολφραμίου. Χρησιμοποίησαν μια προηγμένη τεχνική που ονομάζεται "Τεχνική Θερμικής Διεύθυνσης χρόνου" για να μετρήσει τις θερμικές ιδιότητες, οι οποίες τους επέτρεψαν να μετρήσουν τις απίστευτα γρήγορες διαδικασίες μεταφοράς θερμότητας στο υλικό.
Τα αποτελέσματα του πειράματος έδειξαν ότι το βολφραμικό διτελλίδιο εμφανίζει πράγματι μια σχέση Wiedemann-Franz που μοιάζει με τη νομοθεσία μεταξύ των θερμικών και των ηλεκτρικών αγωγών του, αλλά με μια ασυνήθιστη τροποποίηση. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ενώ η συνολική σχέση ισχύει, υπάρχει επίσης ένας πρόσθετος όρος που συμβάλλει στη θερμική αγωγιμότητα. Αυτός ο όρος, μοναδικός στα τοπολογικά ημιμετρικά, προκύπτει λόγω των ασυνήθιστων ηλεκτρονικών ιδιοτήτων αυτών των υλικών και μπορεί να είναι καθοριστικής σημασίας για την κατανόηση της συμπεριφοράς τους.
Τα ευρήματα αυτής της μελέτης συμβάλλουν στη βελτίωση της κατανόησης της συμπεριφοράς των τοπολογικών ημιμέτων και να μας φέρουμε ένα βήμα πιο κοντά στην αποκάλυψη των μυστικών αυτών των συναρπαστικών υλικών. Η μελλοντική έρευνα θα εμβαθύνει βαθύτερα σε αυτήν την απροσδόκητη συμβολή και θα διερευνήσει τον τρόπο με τον οποίο μπορούν να χρησιμοποιηθούν αυτά τα υλικά σε εφαρμογές όπου μπορούν να αξιοποιηθούν οι ασυνήθιστες ιδιότητές τους.
