مادة غريبة تكسر القواعد التقليدية للحرارة والصلابة

أعلن علماء عن اكتشاف مادة جديدة تتحدى أحد المبادئ الأساسية في الفيزياء، وهو العلاقة العكسية بين قدرة المادة على توصيل الحرارة وصلابتها؛ فعادةً ما تكون المواد الجيدة في توصيل الحرارة مثل المعادن صلبة وقاسية، بينما تكون المواد المرنة مثل البوليمرات ضعيفة في نقل الحرارة ، لكن هذه المادة الجديدة تجمع بين الخاصيتين في آن واحد.

طور باحثون من جامعة شيكاغو ومختبر أرجون الوطني مركبًا بلوريًا قادرًا على نقل الحرارة بكفاءة عالية مع احتفاظه بمرونة غير مسبوقة ، و تتكوّن المادة من شبكة من الذرات الخفيفة مرتبة في بنية هندسية فريدة تسمح للاهتزازات الذرية المعروفة باسم الفونونات بالتحرك بحرية دون أن تجعل البنية هشة أو قابلة للكسر.

أشار الباحثون أن هذا الاكتشاف يقلب المفاهيم الراسخة حول كيفية تأثير الروابط الذرية على الخصائص الحرارية والميكانيكية؛ حيث أوضحت الدراسة طريقة لفصل تدفق الحرارة عن الصلابة، الأمر يشبه وجود معدن يمكن ثنيه مثل المطاط لكنه يوصل الحرارة مثل النحاس.”

استخدم الفريق تقنيات المحاكاة المتقدمة وتجارب الأشعة السينية لدراسة حركة الذرات تحت الضغط ودرجات الحرارة المختلفة، واكتشف أن البنية الداخلية للمادة توجه الحرارة في اتجاهات محددة مع الحفاظ على مرونتها، وهي خاصية لم تُلاحظ من قبل في المواد الصلبة البلورية.

ويُتوقع أن يكون لهذا الاكتشاف تأثير كبير في مجالات الإلكترونيات المرنة، وأجهزة الاستشعار القابلة للارتداء، وهندسة الفضاء، حيث تحتاج المواد إلى تحمل الحرارة دون فقدان المرونة ، كما يمكن أن يفتح الباب أمام تصميمات جديدة لأجهزة كفاءة الطاقة وأنظمة إدارة الحرارة في التقنيات الصغيرة.