Scoperto un metallo che sfida le leggi della fisica: conduce l’elettricità ma non il calore

Si tratta del biossido di vanadio (VO2) e possiede anche la capacità di diventare trasparente a circa 30 °C, mentre riflette la luce infrarossa quando la sua temperatura supera i 60 °C: molti i possibili impieghi

Scoperto un metallo che sfida le leggi della fisica: conduce l’elettricità ma non il calore
TiscaliNews

Un’equipe di scienziati della Università della California (Berkeley) ha annunciato di aver scoperto un metallo in grado di condurre l’elettricità ma non il calore. L’annuncio, pubblicato sulle pagine di Science, descrive un metallo dalle proprietà incredibili, in grado di violare la legge di Wiedemann-Franz. Stando a quanto riportato sulle pagine della prestigiosa rivista scientifica, si tratterebbe del biossido di Vanadio (VO2), un materiale in grado di mutare le proprie peculiarità, passando da isolante a conduttore, al raggiungimento della temperatura di 67 °C. Il team di ricercatori della divisione di scienza dei materiali dei Berkeley Lab's ha scoperto il composto chimico metallico in modo del tutto casuale: “Si è trattato di un qualcosa di totalmente inaspettato - scrive il ricercatore Junqiao Wu che nel 2017 ha coordinato la ricerca presso la divisione di scienza dei materiali dei Berkeley Lab's -. Ciò sembrerebbe indicare una contrapposizione netta con una particolare legge della fisica descritta nei libri di testo come una teoria collaudata per i conduttori di elettricità convenzionali. Questa scoperta è di fondamentale importanza per la comprensione del comportamento degli elettroni nei nuovi conduttori”.

La scoperta sembra destinata a rivoluzionare una infinità di settori. Dalla proprietà di questo metallo, infatti, non cambia soltanto quello che sappiamo sui conduttori. Il metallo potrebbe essere in futuro utilizzato per convertire il calore di scarto, prodotto da motori e apparecchiature, in nuova elettricità. Per i ricercatori la scoperto potrebbe aprire la strada ad una nuova generazione di infissi capaci di mantenere freschi gli edifici. Quello appena scoperto non è il primo metallo in grado di sfuggire alla legge di Wiedemann-Franz. Ne esistono degli altri, evidenziano gli esperti, ma funzionano a temperature molto al di sotto degli zero gradi centigradi, e questo li rende poco pratici per applicazioni nel mondo reale.

Stando a quanto evidenziato dai ricercatori il biossido di vanadio diventa conduttore elettrico al di sopra della temperatura ambiente. La sua conducibilità termica risulta essere 10 volte inferiore al valore della legge Wiedemann-Franz, e ciò significa che ci si può servire del metallo in questione per una moltitudine di applicazioni pratiche. “Nel biossido di Vanadio gli elettroni si muovono all'unisono l'uno con l'altro (proprio come avviene in un fluido) invece di muoversi come singole particelle come avviene nei metalli normali - spiega il dottor Wu -. Dal punto di vista degli elettroni il calore rappresenta un movimento casuale. I metalli convenzionali trasportano il calore in modo efficiente poiché ci sono così tante configurazioni microscopiche che gli elettroni sono in grado di superare. Al contrario, il movimento coordinato degli elettroni nel biossido di vanadio è dannoso per il trasferimento del calore in quanto ci sono meno configurazioni disponibili per gli elettroni”.

Il biossido di vanadio (VO2) possiede anche la capacità di diventare trasparente a circa 30 °C, mentre riflette la luce infrarossa quando la sua temperatura supera i 60 °C. Quest’ultima caratteristica potrebbe rivelarsi un giorno preziosa per la realizzazione di un rivestimento delle finestre in grado di abbattere la temperatura interna di un edificio senza la necessità di utilizzare impianti per l'aria condizionata. “Regolando la conducibilità termica - spiega Fan Yang, uno dei ricercatori che ha preso parte allo studio - il materiale è in grado di dissipare in maniera automatica ed efficiente il calore durante l'estate poiché avrebbe un'elevata conducibilità termica, durante l'inverno al contrario sarebbe in grado di recuperare il calore residuo delle apparecchiature grazie a una conducibilità termica più bassa dovuta proprio a temperature inferiori”.

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