O calor nem sempre se difunde de maneira uniforme em um material. Pesquisadores da Universidade da Califórnia em Los Angeles observaram vibrações atômicas se propagando em trajetórias direcionadas, à temperatura ambiente, em um cristal de arsenieto de boro.
Essas vibrações, chamadas fônons, transportam a energia térmica através dos sólidos. Elas também possuem propriedades quânticas. Até agora, sua propagação focalizada havia sido observada principalmente em temperaturas extremamente baixas, próximas das condições criogênicas.
Um aglomerado preto denso está no centro, com estreitas estrias escuras em forma de raios se estendendo para fora em múltiplas direções sobre um fundo salpicado de laranja e amarelo, ilustrando o fluxo direcional de calor através do material.
Imagem UCLA
A equipe estudou um cristal de arsenieto de boro aquecido a cerca de 300 kelvins, ou seja, próximos de 27 °C. Neste material, o calor não se espalhava simplesmente em todas as direções. Ele formava padrões que se assemelhavam a raios de luz.
Essa organização provém da estrutura cristalina do arsenieto de boro. As vibrações seguem certas direções privilegiadas, impostas pelo arranjo regular dos átomos. O fenômeno é comparável, em alguns aspectos, à forma como uma fibra óptica guia a luz.
Para observar esse deslocamento, os pesquisadores desenvolveram um método capaz de mapear a temperatura em escala nanométrica. Em materiais comuns, os mapas obtidos mostravam uma difusão circular. O cristal estudado produzia, ao contrário, figuras alongadas e orientadas.
Essa descoberta não significa ainda que dispositivos eletrônicos possam imediatamente usar 'autoestradas' térmicas. Os experimentos foram realizados em um material cristalino particular e em condições controladas. Será necessário, portanto, estudar sua fabricação e integração em componentes.
A possibilidade de guiar o calor poderia, no entanto, interessar à eletrônica e às tecnologias quânticas. Os projetistas poderiam buscar direcionar a energia para zonas de resfriamento, em vez de esperar que ela se distribua pelo componente.