Новий матеріал порушує 150-річний фізичний закон

Нарушеніе одного з найстаріших емпіричних законів фізики було продемонстровано вченими з Брістольського університету. Їх експерименти з пурпурової бронзою, металом з унікальними лінійними електричними властивостями, йдуть врозріз із законом Відемана - Франца. Це історичне відкриття було опубліковане сьогодні в журналі Nature Communications.

В 1853 два німецьких фізика, Густав Видеман і Рудольф Франц, вивчали теплопровідність (здатність системи проводити тепло) деяких металів, і виявили, що коефіцієнти термальною та електричної провідностей різних металів при однаковій температурі корелювали один з одним.

Основние принципи, що лежать в основі цього закону, стали зрозумілі тільки з відкриттям електрона і розвитком квантової фізики на початку двадцятого століття. Саме електрони переносять як тепло, так і електрика.

За більш ніж 150 років свого існування, закон Відемана - Франца показав свою виняткову надійність - серед тисяч металів відхилення становило щонайбільше 50 відсотків.

В 1996 американський фізики К. Кейн і Метью Фішер зробили теоретичне передбачення, згідно з яким якщо помістити електрони в індивідуальні атомні ланцюжки, то закон Відемана - Франца буде порушений. У такій одновимірної системі, електрони розділяться на дві частини: одні будуть володіти спіном без заряду (спініони), а інші зарядом без спина (холони).

Експеріментальная група, яку очолював професор Нигель Хусса з Брістольського університету, перевірила це передбачення, провівши ряд дослідів над матеріалом під назвою пурпурна бронза, що містить атомні ланцюжки, уздовж яких переміщаються електрони.

Ісследователі виявили, що даний матеріал проводив тепло в 100 000 разів краще, ніж можна було б очікувати відповідно до закону Відемана - Франца. Такі незвичайні властивості дозволяють говорити про перспективність даного матеріалу з технологічної точки зору. Крім того, це яскраве порушення закону Відемана - Франца є сильним аргументом на користь теорії про незвичайний поділі спина і заряду електрона в одновимірному світі.

Орігінал (на англ. Мовою): Physorg

• Стартап по натрий-железным батареям готов бросить вызов литий-ионным батареям для долгосрочного хранения энергии
• ABB разрабатывает высокоманевренный и высокоэффективный морской винт
• Изменения симметрии в крошечных кристаллах под воздействием света позволяют исследователям создавать материалы с заданными свойствами
• Солнечная пленка, которую можно наклеить где угодно для генерации энергии
• Двойно магичное ядро свинца-208 удивляет неожиданными свойствами формы
• Как мозг строит сложные карты для навигации и запоминания мира
• Пластиковый лед
• Исследования показывают, что захват углерода дороже, чем переход на возобновляемые источники энергии