Ученые из Чикагского университета (США) изобрели новый способ отвода тепла на микроскопическом уровне – теплоизолятор, изготовленный с помощью инновационной технологии. Они накладывают ультратонкие слои кристаллических листов друг на друга, но слегка поворачивают каждый слой, создавая материал с атомами, которые выровнены только в одном направлении, передает портал EurekAlert!.

Результаты работы опубликованы в Nature.

«Представьте себе частично законченный кубик Рубика, в котором все слои повернуты в случайном направлении, – сказал Ши Эн Ким, аспирант Притцкеровской школы молекулярной инженерии, который является первым автором исследования. – Это означает, что внутри каждого слоя кристалла у нас все еще есть упорядоченная решетка атомов, но если вы перейдете к соседнему слою, вы не будете знать, где будут следующие атомы относительно предыдущего слоя – атомы расположены совершенно беспорядочно в этом направлении».

В результате получается материал, который чрезвычайно хорошо как сохраняет тепло, так и перемещает его, хотя и в разных направлениях. Это необычная способность в микромасштабе, которая может иметь очень полезные применения в электронике и других технологиях.

«Сочетания отличной теплопроводности в одном направлении и отличной изоляции в другом направлении вообще не существует в природе», – отметили авторы работы.

Группа изучала способы создания чрезвычайно тонких слоев материалов, толщина которых составляет всего несколько атомов. Обычно материалы, используемые для устройств, состоят из регулярных повторяющихся решеток атомов, что позволяет электричеству (и теплу) очень легко проходить через материал. Но ученые задались вопросом, что произойдет, если они вместо этого слегка повернут каждый последующий слой при их укладке.

Они измерили результаты и обнаружили, что микроскопическая стенка из этого материала очень хорошо предотвращает перемещение тепла между отсеками. Это само по себе удивительно, потому что плотный твердый материал, как правило, хорошо проводит тепло. Далее ученые обнаружили, что материал может легко переносить тепло. Комбинация этих двух свойств может быть очень полезной. Можно отводить тепло от его источника, такого как батарея, не задевая более хрупкие части устройства, что повысит надежность электроники.