В МТИ выяснили, почему похожие материалы обладают разной способностью к теплоизоляции

Распределение плотности электронов в теллуриде свинца. Источник: Sangyeop Lee

Термоэлектриков — материалов способных превращать разницу температур в электричество — известно не слишком много, и до сих пор неясно было, почему одни материалы эффективны в этой роли, а другие нет. Исследователи из Массачусетского технологического института сообщили, что нашли объяснение различиям, благодаря чему появилась возможность открытия новых, более эффективных термоэлектриков.

Термоэлектрик должен обладать низкой теплопроводностью, чтобы можно было поддерживать разницу температур. Но поиск таких материалов был затруднен, в том числе потому что некоторые похожие соединения резко различаются теплоизолирующей способностью.

Решение было найдено после консультации с исследователями материалов с изменяемым фазовым состоянием: этой особенностью они обладают благодаря особой химической связи — резонансной, когда электроны меняют позицию между несколькими соседними атомами. Оказалось, что эти «перебежки» электронов обусловливают межатомное взаимодействие дальнего порядка, вследствие чего материал имеет низкую теплопроводность. Именно резонансным связыванием объясняются различия в теплопроводности похожих материалов, выяснили исследователи.

Правда, это лишь один из кусков головоломки, добавляют они — чтобы выяснить, какие материалы обладают одновременно низкой теплопроводностью и высокой электропроводностью, понадобится новое исследование.