A tudósokat lenyűgözi a Földre hullott titokzatos anyag, amely feltárja a hő mozgásának titkát az univerzumban.

DNVN - Ez az anyag sem nem teljesen kristályos, sem nem teljesen üveg, hanem hibrid formában létezik, példátlan módon vezeti a hőt: Ugyanazt az állapotot tartja fenn, ahogy a hőmérséklet emelkedik vagy csökken.

A hővezetés fontossága a modern technológiában

Az anyagtudományban a kristályok és üvegek, amelyek ellentétes módon dolgozzák fel a hőt, számos kortárs technológia alapját képezik. Az elektronika miniatürizálásától kezdve a hulladékhő energiává történő visszanyerésének hatékonyságának növelésén át a repülőgépipari hővédő pajzsok élettartamának meghosszabbításáig mind azon múlik, hogy megértsük, hogyan befolyásolja az atomok elrendezése a hőátadást.

Michele Simoncelli – a Columbia Egyetem Műszaki Karának adjunktusa – szerint a kutatócsoport a kvantummechanika felől közelítette meg a problémát, és mesterséges intelligenciát alkalmazott az alapul szolgáló egyenletek pontos megoldásához.

Felfedezések meteoritokból és a Marsról

A Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) folyóiratban július 11-én megjelent tanulmányukban Simoncelli és kollégái, Nicola Marzari (EPFL Lausanne) és Francesco Mauri (Római Sapienza Egyetem) egy kristály és egy üveg közötti hibrid anyag létezését jósolták meg. Ezt a jóslatot később a franciaországi Sorbonne Egyetem csapata is megerősítette.

Egy anyag atomszerkezetében a fokozott rendezetlenség befolyásolja makroszkopikus hővezető képességét – ez a tulajdonság fontos a hőkezelési technológiák szempontjából. A vizsgált anyagok között szerepel a kristályos meteorit-tridimit (balra), egy kristályos kötésrenddel és amorf kötésgeometriával rendelkező tridimit fázis (középen), valamint egy teljesen amorf szilícium-dioxid-üveg (jobbra). A piros az oxigént (O), a kék a szilíciumot (Si), a gyakori SiO4 tetraéderes elrendezéseket pedig kékkel jelöltük. Kép ​​forrása: Simoncelli Lab.

A különlegesség az, hogy ezt az egyedülálló anyagot meteoritokban, sőt még a Marson is megtalálták. Szokatlan hőátadási mechanizmusa új irányokat nyithat az olyan anyagok tervezésében, amelyek ellenállnak a szélsőséges hőmérséklet-különbségeknek, és fontos információkkal szolgálhatnak a bolygók termikus történetéről.

A meteorit szilícium-dioxid és a ritka hőállandó

A 2019-es előrejelzések alapján a csapat megállapította, hogy a hibrid anyag a szilícium-dioxid egy speciális formája, az úgynevezett „tridimit”, amelyet először az 1960-as években írtak le. A mintát egy 1724-ben a németországi Steinbachban hullott meteoritból bányászták, és a Párizsi Természettudományi Múzeum engedélyével vizsgálták.

Az eredmények azt mutatták, hogy a meteorit tridimit atomszerkezete egy rendezett kristály és egy amorf üveg között helyezkedik el. Figyelemre méltó, hogy hővezető képessége állandó 80 K és 380 K között – ami ritkaság az anyagok világában .

Lehetséges alkalmazások az acéliparban

Tudományos értékén túl a felfedezés gyakorlati lehetőségeket is nyit. A csapat azt jósolja, hogy a tridimit évtizedekig tartó hőérlelés során képződhet a tűzálló téglákban az acélgyártó kemencékben. Tekintettel arra, hogy 1 kg előállított acél 1,3 kg CO₂-t bocsát ki, és az Egyesült Államok szén-dioxid-kibocsátásának körülbelül 7%-át évente közel 1 milliárd tonna acél teszi ki, ez az új anyag hozzájárulhat a jobb hőszabályozáshoz, ezáltal csökkentve az acélipar kibocsátását.

MI, kvantummechanika és a hőszabályozás jövője

Simoncelli elmondta, hogy csapata gépi tanulást használt a hagyományos módszerek számítási korlátainak leküzdésére, kvantumpontossággal szimulálva a hőátadást. Ezek a mechanizmusok nemcsak fényt derítenek a hibrid anyagok hőátadásának rejtélyére, hanem utat nyitnak olyan új technológiák előtt is, mint a viselhető termoelektromos eszközök, a neuromorfikus számítástechnika és a spintronika.

„Ez csak a kezdet. Ez az anyag nemcsak a jelenlegi elméleteket kérdőjelezi meg, hanem számos iparág számára megnyitja a hőszabályozás jövőjét” – hangsúlyozta Simoncelli.

La Khe (a SciTechDaily szerint)

Forrás: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/gioi-khoa-hoc-sung-sot-truoc-loai-vat-chat-ky-bi-roi-xuong-trai-dat-he-lo-bi-mat-ve-cach-nhet-di-chuyen-trong-vu-tru/20250816083300815