Material viola regra da física e pode levar a uma revisão das teorias

Um material semicondutor chamado arseneto de boro violou um dos princípios básicos da física ao diminuir sua condutividade térmica em condições extremas de pressão. Os cientistas disseram que essa pode ser uma exceção à uma regra, mas, se outros materiais apresentarem o mesmo comportamento estranho, talvez a teoria precise de uma revisão.

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Quando um condutor térmico é “espremido”, suas partículas se aproximam e conseguem trocar mais energia entre si. Isso significa que o calor é transferido mais facilmente quando o material está sob alta pressão, como aquela que existe no interior do planeta.

Essa regra foi comprovada por experimentos há mais de um século, mas agora o arseneto de boro, conhecido por suas altas capacidades térmicas, mostrou que talvez existam algumas exceções. É que um novo estudo reproduziu condições extremas de pressão e observou a condutividade deste material diminuir.

Os autores do novo estudo colocaram um pedaço de arseneto de boro com menos de 100 mícrons (ou 0,1 milímetros) de espessura entre dois diamantes. Em seguida, aplicaram uma pressão centenas de vezes maior do que a existente no fundo do oceano e observaram o resultado com óptica ultrarrápida, espectroscopia e raios-x.

À medida que o material se comprimia, a equipe viu a condutividade térmica diminuir, enquanto calor se propagava pela amostra. A diminuição do poder de condição, disseram, ocorre devido à sobreposição de ondas de calor de tipos semelhantes. Isso resulta na anulação das ondas, um comportamento previsto mecânica quântica.

Por enquanto, isso ainda não é o suficiente para questionar de imediato as regras da física, a menos que o mesmo comportamento seja observado em outros condutores térmicos. Se isso acontecer, os físicos podem se ver obrigados a revisar os modelos já bem estabelecidos para explicar a condutividade térmica.

Isso pode ter importância crítica porque, se os materiais não conduzirem calor conforme previsto em condições extremas de pressão, a compreensão dos cientistas sobre o interior do nosso planeta pode não corresponder exatamente à realidade. Além disso, uma revisão nos modelos teriam grande impacto nos estudos de corpos massivos do espaço.

Por outro lado, a descoberta abre a novas possibilidades para tecnologias avançadas na economia de energia e resfriamento de componentes eletrônicos. A pesquisa foi publicada na revista Nature.

Fonte: Nature, Scientific American, MIT