Forskere er forbløffet over det mystiske stoffet som falt til jorden, og avslører hemmeligheten bak hvordan varme beveger seg i rommet.

DNVN – Dette materialet er verken fullstendig krystallinsk eller fullstendig glassaktig, men finnes i en hybridform, som leder varme på en enestående måte: Det opprettholder samme tilstand når temperaturen øker eller synker.

Betydningen av varmeledning i moderne teknologi

Innen materialvitenskap er krystaller og glass, som behandler varme på motsatte måter, grunnlaget for mange moderne teknologier. Fra miniatyrisering av elektronikk, til å øke effektiviteten ved å gjenvinne spillvarme til energi, til å forlenge levetiden til varmeskjold i luftfart, avhenger alt av forståelse av hvordan atomarrangement påvirker varmeoverføring.

Ifølge Michele Simoncelli – assisterende professor ved Columbia University Engineering – nærmet forskerteamet seg problemet fra kvantemekanikk og brukte kunstig intelligens for å løse de underliggende ligningene nøyaktig.

Oppdagelser fra meteoritter og Mars

I en artikkel publisert 11. juli i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), forutså Simoncelli og kollegene hans Nicola Marzari (EPFL Lausanne) og Francesco Mauri (Sapienza-universitetet i Roma) eksistensen av et hybridmateriale mellom en krystall og et glass. Denne spådommen ble senere bekreftet av et team fra Sorbonne-universitetet (Frankrike).

Økt uorden i et materiales atomstruktur påvirker dets makroskopiske varmeledningsevne – en egenskap som er viktig for termisk håndteringsteknologi. Materialene som er studert inkluderer krystallinsk meteoritt-tridymitt (venstre), en tridymittfase med krystallinsk bindingsorden og amorf bindingsgeometri (midt), og et fullstendig amorft silikaglass (høyre). Rødt representerer oksygen (O), blått representerer silisium (Si), og vanlige SiO4-tetraedriske arrangementer er uthevet i blått. Kilde: Simoncelli Lab.

Det spesielle er at dette unike materialet har blitt funnet i meteoritter og til og med på Mars. Dets uvanlige varmeoverføringsmekanisme lover å åpne opp nye retninger for design av materialer som tåler ekstreme temperaturforskjeller og gir viktige ledetråder om planetenes termiske historie.

Meteorittsilika og den sjeldne termiske konstanten

Basert på spådommer fra 2019, bestemte teamet at en spesiell form for silisiumdioksid kalt «tridymitt» – først beskrevet på 1960-tallet – var hybridmaterialet. Prøven ble utvunnet fra en meteoritt som falt i Steinbach, Tyskland, i 1724 og ble studert med tillatelse fra Paris' naturhistoriske museum.

Resultatene viste at meteoritten tridymitt har en atomstruktur som ligger mellom en ordnet krystall og et amorft glass. Bemerkelsesverdig nok holder dens varmeledningsevne seg konstant mellom 80 K og 380 K – en sjeldenhet i materialverdenen .

Potensielle bruksområder i stålindustrien

Utover den vitenskapelige verdien åpner oppdagelsen også for praktiske muligheter. Forskerteamet spår at tridymitt kan dannes i løpet av den flere tiår lange termiske aldringsprosessen i ildfaste murstein i stålproduksjonsovner. Gitt at 1 kg produsert stål slipper ut 1,3 kg CO₂, med nesten 1 milliard tonn stål hvert år som står for omtrent 7 % av karbonutslippene i USA, kan dette nye materialet bidra til bedre varmekontroll, og dermed redusere utslippene i stålindustrien.

AI, kvantemekanikk og fremtiden for varmekontroll

Simoncelli sa at teamet hans brukte maskinlæring for å overvinne beregningsbegrensningene til tradisjonelle metoder, og simulerte varmeoverføring med kvantepresisjon. Disse mekanismene kaster ikke bare lys over mysteriet med varmeoverføring i hybridmaterialer, men baner også vei for nye teknologier som bærbare termoelektriske enheter, nevromorfisk databehandling og spintronikk.

«Dette er bare begynnelsen. Dette materialet utfordrer ikke bare dagens teori, men åpner også opp fremtiden for varmekontroll for mange bransjer», understreket Simoncelli.

La Khe (ifølge SciTechDaily)

Kilde: 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