Naukowcy natrafili na niezwykły minerał z meteorytu, który nie zachowuje się jak nic dotąd znanego na Ziemi.
Jego przewodnictwo cieplne pozostaje stałe bez względu na temperaturę. Odkrycie może mieć ogromne znaczenie dla przyszłości przemysłu, energetyki i eksploracji kosmosu.
Minerał z meteorytu zaskoczył fizyków
Jak czytamy na łamach SciTechDaily, zespół naukowców z Columbia University, wspierany przez badaczy z Francji, Włoch i ze Szwajcarii, zidentyfikował wyjątkowy materiał pochodzący z meteorytu Steinbach, który spadł na Ziemię w 1724 r. Chodzi o rzadką formę krzemionki znaną jako tridymit, wykazującą nietypowe adekwatności termiczne – przewodzi ciepło w sposób stały niezależnie od zmian temperatury. Taka cecha nie występuje ani w klasycznych kryształach, ani w szkłach.
Zazwyczaj kryształy w wyższych temperaturach przewodzą ciepło gorzej, natomiast szkła zyskują wtedy na wydajności. Hybrydowy charakter tridymitu przeczy obu tym adekwatnościom. Dzięki połączeniu cech uporządkowanej struktury krystalicznej i nieregularnej geometrii wiązań, materiał zachowuje stabilne adekwatności niezależnie od warunków temperaturowych. To może oznaczać rewolucję w projektowaniu osłon termicznych, urządzeń elektronicznych i nowych materiałów konstrukcyjnych.
Potencjał tego materiału jest olbrzymi
Zaskakujące adekwatności minerału nie są przypadkowe. Zespół naukowców przewidział ich istnienie dzięki zaawansowanym symulacjom opartym na mechanice kwantowej i sztucznej inteligencji. Jednak dopiero laboratoryjne badania na próbce z meteorytu potwierdziły tę teorię. Co ciekawe, tridymit występuje także na Marsie, co może rzucać nowe światło na historię geologiczną Czerwonej Planety.
Materiał może znaleźć praktyczne wykorzystanie na Ziemi. Uczeni sugerują, iż podobna struktura może spontanicznie powstawać w cegłach ogniotrwałych wykorzystywanych w hutnictwie stali. Skoro minerał utrzymuje stabilne przewodnictwo cieplne w szerokim zakresie temperatur, jego obecność może znacząco poprawić efektywność energetyczną i ograniczyć emisje dwutlenku węgla w tym energochłonnym sektorze przemysłu.
Sztuczna inteligencja w służbie fizyki
Do sukcesu badawczego przyczyniły się nowoczesne metody obliczeniowe, łączące mechanikę kwantową i uczenie maszynowe. Dzięki nim naukowcy byli w stanie modelować przepływ ciepła w skali atomowej z niespotykaną dotąd precyzją. Oprócz zastosowań w termice, odkrycie może mieć też wpływ na rozwój spintroniki, neuromorficznych układów elektronicznych oraz nowych technologii odzysku energii z ciepła odpadowego.
Zespół profesora Michele Simoncellego z Columbia Engineering koncentruje się w tej chwili na opracowywaniu nowych teorii i algorytmów AI, które pozwolą projektować i testować materiały pod kątem konkretnych wyzwań technologicznych, jeszcze zanim trafią one do laboratorium.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
