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Sustancia metálica que no conduce el calor cuando pasa una corriente eléctrica

29.12.2019

Investigadores del Laboratorio Nacional Americano de Berkeley han descubierto una nueva sustancia que, al estar en estado metálico, conduce bien la electricidad siendo, al mismo tiempo, un aislante térmico. Esta característica de este material puede ser muy útil en algunas áreas, sin embargo, rompe fundamentalmente todos los principios establecidos y la comprensión de cómo funcionan los conductores eléctricos.

Las propiedades de una sustancia descubierta en 2017 violan la ley de Wiedemann-Franz, según la cual la conductividad térmica de un material conductor es proporcional a su conductividad eléctrica. Es de acuerdo con esta ley que cosas tales como calentadores eléctricos, electroimanes y motores eléctricos se calientan e incluso calientan durante su uso.

La sustancia detectada es dióxido de vanadio (VO2), un material que en condiciones normales es un dieléctrico transparente. Pero cuando la temperatura supera los 67 grados centígrados, este material pasa a una fase conductora metálica. "Las propiedades inusuales del dióxido de vanadio destruyen toda nuestra comprensión derivada de los libros de texto de física. Este descubrimiento es de gran importancia para comprender el comportamiento de los electrones en algunos materiales", escriben los investigadores.

Para comprender de dónde provienen propiedades tan extrañas en el dióxido de vanadio (conductividad térmica, que es 10 veces menor que el valor determinado por la ley de Wiedemann-Franz), los científicos estudiaron cómo se mueven los electrones en la red cristalina de este material. Y la razón de esto fue la sincronización inusual del movimiento de todos los electrones. "Los electrones dentro de este material se mueven todos juntos como un flujo de fluido, y no como partículas separadas, como ocurre en otras sustancias metálicas", escriben los investigadores en otros materiales.

En su investigación, los científicos comenzaron a introducir varios aditivos en el dióxido de vanadio y ver cómo esto afectaría las propiedades del material. La adición de tungsteno permitió bajar la temperatura de transición del material al estado metálico y aumentar su conductividad térmica. Esto permitirá, por ejemplo, crear elementos de enfriamiento que comenzarán a funcionar solo cuando la temperatura del objeto enfriado exceda un cierto umbral.

El nuevo material tiene otra propiedad única: en condiciones normales, este material es transparente en todos los rangos de luz, pero a temperaturas superiores a 60 grados centígrados, comienza a reflejar la luz infrarroja y permanece transparente a la luz visible. Debido a estas propiedades, el dióxido de vanadio con algunos aditivos se puede utilizar como revestimiento para ventanas "inteligentes" que pueden bajar la temperatura de una habitación sin necesidad de aire acondicionado.

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El oro cambia el brillo de los puntos cuánticos de silicio 16.04.2018

Un equipo internacional de científicos realizó un estudio y demostró experimentalmente que el oro cambia el brillo de los puntos cuánticos de silicio.

Al principio, teóricamente, los expertos convencieron al público de este postulado, pero luego pasaron de las palabras a los hechos. Según los expertos, los puntos cuánticos de silicio se pueden utilizar con éxito en la biología celular y el tratamiento de diversas dolencias, ya que penetran en las células y emiten luminiscencia. Los ingenieros pueden crear dispositivos basados en ellos que puedan detectar la presencia de la enfermedad en pacientes en una etapa temprana. Como resultado, la mortalidad disminuirá, ya que el diagnóstico oportuno garantizará el tratamiento correcto.

Los cristales de silicio se pueden utilizar en células solares y hacerlas mucho más eficientes. En este caso, las personas no tendrían que usar componentes peligrosos como el arsénico y el plomo en estos dispositivos. Cuando el oro interactúa con los puntos cuánticos de silicio, se forma un polaritón y las propiedades ópticas de este último cambian.

Según los científicos, el metal precioso le permite controlar los espectros de absorción y emisión, y también crea el electrodo necesario. Gracias a esto, los puntos cuánticos se pueden utilizar con éxito en las células solares.

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