Los investigadores descubrieron que la conductividad térmica de los cristales de superatoma está directamente relacionada con el trastorno rotacional dentro de esas estructuras. Los hallazgos se publicaron en un artículo en Materiales de la naturaleza esta semana
Jonathan A. Malen, Profesor Asociado de Ingeniería Mecánica de la Universidad Carnegie Mellon, fue el autor correspondiente del artículo titulado "El orden de orientación controla el transporte térmico cristalino y amorfo en cristales superatómicos".
Los cristales de superatoma son arreglos periódicos - o regulares - de C 60 fullerenos y grupos moleculares inorgánicos de tamaño similar. El nanómetro tamaño C 60s parece pelotas de fútbol con átomos de C en los vértices de cada hexágono y pentágono.
"Hay dos formaciones casi idénticas, una que tiene rotación es decir, desorden de orientación C 60s y uno que ha arreglado C 60s ", dijo Malen." Descubrimos que la formación que contenía rotación C 60s tiene baja conductividad térmica mientras que la formación con C fijo 60s tiene alta conductividad térmica ".
Aunque el trastorno rotacional se conoce en masa C 60 , esta es la primera vez que se aprovecha el proceso para crear conductividades térmicas muy diferentes en materiales estructuralmente idénticos.
Imagine una línea de personas que pasan sacos de arena de un extremo al otro. Ahora imagine una segunda línea donde cada persona está girando, algunas en sentido horario, otras en sentido antihorario, algunas rápidas y otras lentas. Sería muy difícil moverseuna bolsa de arena por esa línea.
"Esto es similar a lo que sucede con la conductividad térmica en los superatomos", explicó Malen. "Es más fácil transferir energía térmica a lo largo de un patrón fijo que uno desordenado".
El profesor asistente de química de la Universidad de Columbia, Xavier Roy, el otro autor correspondiente del estudio, creó los cristales de superatoma en su laboratorio al sintetizar y ensamblar los bloques de construcción en las superestructuras jerárquicas.
"Los cristales de superatoma representan una nueva clase de materiales con potencial para aplicaciones en generación de energía sostenible, almacenamiento de energía y nanoelectrónica", dijo Roy. "Debido a que tenemos una vasta biblioteca de superatomos que pueden autoensamblarse, estos materiales ofrecen un sistema modularenfoque para crear estructuras complejas pero ajustables atómicamente precisas ".
Los investigadores creen que estos hallazgos conducirán a una mayor investigación sobre las propiedades electrónicas y magnéticas únicas de los materiales superestructurados. Una aplicación futura podría incluir un nuevo material que podría cambiar de ser un conductor térmico a un aislante térmico, abriendo el potencial paraNuevos tipos de interruptores térmicos y transistores.
"Si pudiéramos controlar activamente el trastorno rotacional, crearíamos un nuevo paradigma para el transporte térmico", dijo Malen.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería, Universidad Carnegie Mellon . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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