Le super-réseau reliant les deux composants à base de bismuth s'est avéré être un excellent isolant thermique.
"Le matériau que nous avons créé a la conductivité thermique la plus faible de tous les solides inorganiques", a déclaré Matt Rosseinsky, professeur à l'Université de Liverpool. "C'est un conducteur de chaleur presque aussi mauvais que l'air." Rozinski a dirigé l'équipe de chimistes et de physiciens qui ont réussi à obtenir le super-réseau Bi4O4SeCl2 et explorer le mécanisme qui sous-tend ses propriétés d'isolation thermique. Le travail a été publié dans la revue Science.
Pour commencer, les auteurs ont étudié deux isolants thermiques à base de bismuth bien connus - BiOCl et Bi2O2Se, - pour savoir exactement comment se produit le transfert de chaleur dans leurs réseaux cristallins. Ensuite, les scientifiques ont décidé de combiner les deux matériaux dans une structure en couches commune afin de préserver l'arrangement de leurs atomes, et dans chacune des couches, le transfert de chaleur a ralenti. Ainsi, ils ont obtenu un super-réseau avec plusieurs "niveaux" de périodicité.
Selon les chercheurs, on s'attend intuitivement à ce que les propriétés physiques du nouveau matériau se situent quelque part entre les deux originales. Cependant, grâce à la combinaison soigneusement pensée d'isolants thermiques Bi4O4SeCl2 a démontré un coefficient de conductivité thermique de seulement 0,1 W / (K * m) (à température ambiante) - bien inférieur aux deux matériaux d'origine. A titre de comparaison, pour les métaux qui conduisent bien la chaleur, ce chiffre atteint des dizaines et des centaines de W / (K * m), pour l'eau - 0,6, pour l'air - 0,02.