物理の法則に反して「電気は通すが熱は通さない物質」が見つかる

あるAnonymous Coward 曰く、

物理学の法則には「よく電気を通す物質は熱も通しやすい」というウィーデマン・フランツの法則がある。しかし、このウィーデマン・フランツの法則に反して「電気は通すが熱は伝えない物質」が発見されたという。かねてから二酸化バナジウムには「熱や静電圧が加わると、絶縁体から導体に変化する」という性質があることが確認されていた。

カリフォルニア大学バークレー校で材料工学を研究しているJunqiao Wu氏らの研究グループは、二酸化バナジウム内の電子に起因するとみられる熱伝導率を計算したところ、ウィーデマン・フランツの法則により導き出される値の10分の1しかないことがわかったという。Wu氏はこの性質について「通常の金属では、金属内の自由電子がランダムに動き回ることで効率的に熱が伝えられるが、二酸化バナジウム内の電子は整然と動くため、電気は流れるのに熱が伝わりにくい現象が起きるのではないかと」と述べている。

また、研究グループは二酸化バナジウムと別の物質を混合させることで、電気や熱の伝わり方を調節できることも突き止めている。例えば、二酸化バナジウムにタングステンを添加してみたところ、二酸化バナジウムが電気をよく通す金属に変化するのに必要な温度が下がり、熱伝導率も向上したとのこと（Sciencealert、GIGAZINE、Slashdot）。

熱を通すが電気を通さない

[pongchang (31613)]

今度の記事の逆の話は、２０１９年７月にあった（茨城大学の記事 [ibaraki.ac.jp]）

なぜ今……

[phason (22006)]

元論文は3年ほど前のものですが，なぜ今話題に……
とりあえず，

・「熱を通さない」と言っても「金属にしては熱を通さない」なので，断熱性がやたらと優れているわけではない．
・ただし「熱を通しにくい金属」のようなものができる可能性はあるので，熱電変換素子などにとってはありがたい可能性もある．
・この効果の起源に関してはいろいろ議論があった気が．
　量子相関が強い非フェルミ流体性に起源を求めたり，金属-絶縁体転移の不均一性（内部が無数の金属と絶縁体の微結晶の集合体を経由する）との関連性が指摘されたりとか．
・特に擬1次元や擬2次元などでの非フェルミ流体側の話では，他の系でもウィーデマン・フランツ則の敗れが見つかっているので，自由電子模型から外れた系ではズレることは意外にあるかも．
・というか何度見てもVO₂半端ねぇ．何でも出るなこの系……（いろいろ見つかるんで物性のデパート状態）