这种金属，电力流动，但不热

那里是已知的规则断路器之间的材料，并由一个国际科学家小组新发现添加更多的证据来支持这种金属的国教声誉。由能源部下属的劳伦斯伯克利国家实验室 （伯克利实验室） 和加利福尼亚大学伯克利分校的科学家领导的一项新调查中二氧化钒的电子能导电不导热。

伯克利分校的研究人员合成的钒氧化 (VO2) nanobeams 显示充满异国情调的电和热性能。在这个假彩色扫描电子显微镜图像，热导率测定输送热量从悬浮的热源垫 （红色） 到遥感垫 （蓝色）。垫是由 VO2 纳米梁跨接。(信用︰ 骏桥吴/伯克利国家实验室)

发表在 1 月 27 日的科学 》 杂志上的发现可能导致广泛的应用，例如从引擎和电器成电能转换余热的热电系统。

大多数金属的导电性和导热性之间的关系被法治威德曼-弗朗茨。简单地说，法律规定，良好的导电体也是热的良导体。金属钒氧化，已经指出其不寻常的能力到达温暖 67 摄氏度或 152 华氏度时从绝缘体切换到一种金属材料的情况并非如此。

纳米螺旋电子光谱仪在分子的铸造，一个美国能源部科学用户设施办公室工作伯克利国家实验室科学家骏桥吴、 Changhyun 柯和范洋 (l-r)。他们用仪器来确定中钨钒氧化 (WVO2) nanobeams 钨的金额。(信用︰ 玛丽莲忠/伯克利国家实验室)

研究项目负责人吴骏桥，一位物理学家伯克利实验室材料学部和加州大学伯克利分校材料科学与工程教授说:”这是完全出乎意料的发现”。”这表明已经被知道是常规导线用鲁棒教科书法律急剧崩溃。这一发现是理解的基本的电子行为的新型导线具有根本重要性。

在研究二氧化钒的属性时，吴和他的研究团队合作奥利维尔 Delaire 能源部橡树岭国家实验室和杜克大学的副教授。使用从仿真和 x 射线散射实验的结果，研究者们能够梳理出的热导率归因于这种材料的晶格，称为声子，振动以及电子的流动比例。

令他们吃惊的是，他们发现，归因于电子的热导率小于十倍有什么期望从威德曼-弗朗茨法。

“电子正在齐声彼此，很像一种流体，而不单个粒子像在正常金属，”吴说。”空穴，热是一个随机的议案。正常金属高效运输热，因为有这么多不同的可能的微观配置个人电子可以之间跳转。相比之下，协调、 行进乐队像中电子运动的二氧化钒是利于传热有较少的配置可用于电子能随机之间跳转。

值得注意的是，所用的电和热的二氧化钒可以进行是可调谐掺其他材料。当研究人员掺杂金属钨单晶钒氧化样品时，他们降低在哪钒氧化成为金属的相变温度。同时，电子在金属相成为了更好的热导体。这使得研究人员能够控制量的热那二氧化钒可以消散在可调温度开关从绝缘体与金属，反之亦然，其相位。

研究人员说，这种材料可以用于帮助清除或散热的引擎，或发展成一种窗口涂层，提高了有效使用能源在建筑中的。

“可以用这种材料来帮助稳定温度，”研究联席牵头作者范洋，伯克利实验室分子铸造，能源部办公的科学用户设备的一些研究的进行的博士后研究员说。”材料通过优化其导热系数，能有效地和自动散热在炎热的夏天因为它会有高的热导率，但在寒冷的冬天防止热量流失，由于其低的导热系数，在较低温度下”。

二氧化钒已被透明零下 30 摄氏度 （华氏 86 度） 和吸收的红外灯 60 摄氏度 （华氏 140 度） 以上的额外的好处。

杨指出，有更多的问题需要回答之前二氧化钒可以商业化，但说，这项研究凸显出一种具有”外来的电和热性能。”材料的潜力

科学家们说，虽然有少量的其他材料，除了可以导电优于热，那些发生在温度零下度，数以百计的二氧化钒制作发展成现实世界的应用，具有挑战性。

研究的其他联席牵头作者包括韩国，Kedar Hippalgaonkar 在新加坡，在工程和材料研究所和中国北京理工学院贾汪洪庆北国立大学 Sangwook 李。李和 Hippalgaonkar 作为加州大学伯克利分校博士后研究人员在这纸上开始工作。香港作为橡树岭国家实验室的博士后研究员开始他的工作。作者的完整列表是可在线。

对这项工作的附加支持来利用设施在能源部科学办公室电子材料程序支持的。

关于劳伦斯伯克利国家实验室

劳伦斯伯克利国家实验室通过推动可持续能源、 保护人类健康、 创造新的材料和揭示的起源和宇宙的命运，解决世界上最紧迫的科学挑战。成立于 1931 年，伯克利实验室科学专长承认与十三个诺贝尔奖项。加利福尼亚大学美国能源部科学办公室管理伯克利实验室。