Команда американских учёных из Национального института стандартов и технологий (NIST) сообщила о создании метаматериала, который хорошо проводит электроны и плохо проводит тепло. Это одно из главных условий для получения высокоэффективного процесса преобразования тепловой энергии в электричество. До этого момента показатель эффективности колебался на отметке 1%.
Если материал хорошо проводит электричество и плохо тепло, то на его концах появляется большая разница температур и, как итог, высокий КПД. В разработанном учёными материале, так как он имеет твёрдую кристаллическую решётку, тепло передают квазичастицы фононы. Несмотря на то, что это не настоящие частицы, а лишь кванты колебаний кристаллической решётки, они тоже подчинены корпускулярно-волновой теории — одновременно являются и частицами, и волной.
Новый метаматериал представляет собой лист кремний, на поверхности которого выращиваются нанокристаллы из нитрида галлия. Когда процесс выращивания окончен, кремниевую пластину истончают до требуемой толщины. Тепло от одного края материала до другого передаётся также и с помощью наностолбцов, где образуются стоячие волны с периодом, значение которого диктует их форма — узкий столбец. Длина таких волн намного короче длины тех, что свободно распространяются по кремниевой подложке. Волны в столбцах резонируют с волнами в пластине, заставляя последние подстраивать свою длину под длину «запертых» волн.
Именно это, согласно результатам эксперимента, позволило уменьшить теплопроводность кремния на 21% без ухудшения электропроводности. В ближайшее время в NIST будут работать над вопросом ускорения процесса преобразования тепла в электричество. Учёные уверены, технология ляжет в основу новых более эффективных радиаторов для электроники.
