Физики измерили теплопроводность стеклянного контакта в один атом: до 40% квантового предела
При комнатной температуре контакт из аморфного кварцевого стекла толщиной в один атом проводил тепло до 40% квантового предела — примерно на порядок лучше кристаллического золота.
Физики создали сканирующий тепловой зонд с разрешением в пиковатты и с его помощью измерили перенос тепла через стеклянные контакты, суженные до одного атома, сообщается в статье на nature.com nature.com
nature.comnature.comОткрыть источник ↗. Зонд использует тепловую обратную связь для формирования фононных разрывных контактов. Это тепловой аналог электронных разрывных контактов, которые десятилетиями применяют для изучения переноса электронов на атомном масштабе. По данным пересказа science-et-vie.com, работу выполнила группа из Университета Колорадо в Боулдере и двух мадридских институтов под руководством Лонцзи Цуй; о ней сообщили в середине октября 2026 года.
Перенос тепла в атомных стеклянных контактах
Контакты делали из аморфного диоксида кремния (a-SiO2), классического стекла. Пока зонд отводили от наноконтакта к атомному контакту, авторы в реальном времени зафиксировали переход от объёмного диффузионного теплоизолятора к баллистическому эффективному проводнику тепла. При комнатной температуре атомарно тонкие стеклянные контакты обеспечивали фононную теплопроводность до 40% квантового предела. Это примерно на порядок выше фононной теплопроводности кристаллического золота.
Согласно пересказу science-et-vie.com, два куска кремнезёма прижимали друг к другу и медленно разводили. Стеклянный мостик сужался до одного атома в ширину непосредственно перед разрывом. Такая нить живёт недолго, а в описании исследования не сказано, как её стабилизировать или встроить в схему.
Роль беспорядка и частоты Дебая
Авторы сопоставили измерения с атомными расчётами. Они заключают, что собственный структурный беспорядок, сильно влияющий на макроскопические тепловые свойства, принципиально не ограничивает поток тепла на атомном пределе nature.com
nature.comnature.comОткрыть источник ↗. Фононную теплопроводность, по их данным, определяет частота Дебая.
Авторы ожидают, что подход станет экспериментальной платформой для изучения теплопереноса волновыми когерентными фононами. Они также ожидают, что он позволит создавать фононные тепловые устройства, такие как тепловой диод и тепловой транзистор. В статье отмечено, что рассеяние тепла ограничивает характеристики наноразмерных электронных и квантовых устройств, а фундаментальные пределы фононного теплопереноса на атомном масштабе оставались неизвестными. Данные доступны через Figshare, а код и потенциалы, использованные в теоретическом анализе, открыты. Эксперимент измеряет фундаментальное свойство вещества в лаборатории; это не готовый компонент.
