Penyelidik telah mengenalpasti logam yang mampu mengalirkan elektrik tanpa mengalirkan haba. Ciri ini merupakan ciri yang telah melawan pemahaman bagaimana sepatutnya konduktor berfungsi.

Logam tersebut ditemui pada tahun 2017. Logam yang telah melawan Hukum Wiedemann-Franz. Hukum ini menyatakan pengalir elektrik yang bagus juga merupakan pengalir haba yang bagus. Ini adalah sebab mengapa peranti dan barang elektronik akan menjadi panas apabila digunakan.

Namun, hal ini tidak berlaku pada bahan vanadium dioksida – bahan yang yang dikenali mempunyai kemampuan unik untuk bertukar dari penebat kepada logam pengalir elektrik pada suhu 67 darjah Celsius.

Menurut ketua penyelidik yang menemui logam ini, Junqiao Wu dari Berkeley Lab’s Materials Sciences Division, penemuan ini merupakan penemuan teras yang amat penting dalam memahami perilaku elektronik dalam konduktor baharu.

Ciri bahan ini bukan sahaja telah membuka lembaran dalam memahami konduktor, ia juga sangat berguna dalam pembangunan teknologi. Pada suatu hari nanti, logam ini dapat digunakan untuk menukarkan sisa haba dari enjin dan barang elektronik menjadi elektrik. Lebih baik, ia dapat digunakan untuk menghasilkan tingkap yang memberikan kesejukan di dalam rumah.

Kita sudah pun mengetahui beberapa bahan yang mampu mengalirkan elektrik lebih baik berbanding haba. Tetapi ia hanya dapat dimanifestasi ciri tersebut pada suhu beratus darjah bawah sifar. Hal ini telah menjadikan bahan-bahan tersebut tidak begitu praktikal untuk dijadikan aplikasi di dunia sebenar.

Vanadium dioksida dapat menjadi hanya pengalir elektrik pada suhu hangat di atas suhu bilik – ini lebih praktikal. Dalam usaha untuk menemui ciri tersebut, pasukan saintis itu melihat bagaimana elektron bergerak dalam hablur kekisi (lattice crystal) vanadium dioksida serta melihat berapa banyak haba yang telah dihasilkan.

Mengejutkan, mereka menemui pengaliran haba yang dihasilkan oleh elektron 10 kali lebih kecil berbanding apa yang sepatutnya berlaku mengikut Hukum Wiedemann-Franz. Hal ini berlaku kerana elektron dalam logam tersebut bergerak secara bersama seperti bendalir, berbeza dengan elektron dalam logam lain yang bergerak secara individu.

Vanadium dioksida juga mempunyai kemampuan unik menjadi lutsinar pada 30 darjah Celsius, tetapi mampu memantulkan cahaya infra-merah pada suhu atas 60 darjah Celsius walaupun masih lutsinar pada cahaya nampak. Ini bermaksud, logam ini digunakan sebagai penyadur tingkap yang dapat mengurangkan haba yang masuk ke dalam rumah tanpa perlu menggunakan penghawa dingin.

Banyak kajian dapat dibuat untuk eksploitasi bahan ini untuk membangunkan teknolog yang lebih baik di masa hadapan.

RUJUKAN:

1. https://newscenter.lbl.gov/2017/01/26/electricity-not-heat-flows-in-vanadium-dioxide/
2. Lee, S., Hippalgaonkar, K., Yang, F., Hong, J., Ko, C., Suh, J., … & Dames, C. (2017). Anomalously low electronic thermal conductivity in metallic vanadium dioxide. Science, 355(6323), 371-374.