Wiedemann-Franz Yasası, elektriği iyi ileten malzemelerin aynı zamanda orantılı olarak ısıyı iyi ileteceğini belirtir, bu nedenle motorlar ve cihazlar düzenli olarak kullanıldığında çok ısınır. Ancak, ABD’deki Berkeley Laboratuvarı Malzeme Bilimi alanında çalışmalarını yürüten araştırmacılar, Wiedemann-Franz Yasası ile çelişen, yani ısıyı iletmeden elektriği ileten bir metal buldular.

Araştırmacılar elektriği ısıdan daha iyi ileten başka malzemeleri zaten biliyorlar, ancak bu özellikleri yalnızca sıfırın yüzlerce derece altındaki sıcaklıklarda gösteriyorlar, bu da onların herhangi bir uygulama için kullanılmasını engelliyor. Baş araştırmacı Junqiao Wu ve ekibinin bulduğu vanadyum dioksit ise genellikle sadece oda sıcaklığının çok üzerindeki sıcaklıklarda iletkenlik gösteriyor, bu da birçok uygulamada diğer malzemelere göre çok daha kullanılabilir olmasını sağlıyor.

Bu özelliği ortaya çıkaran ekip, elektronların vanadyum dioksitin kristal kafesi içinde nasıl hareket ettiğini ve ne kadar ısı üretildiğini incelemiş ve malzemedeki elektronlara atfedilebilecek termal iletkenliğin, Wiedemann-Franz Yasası tarafından tahmin edilen miktardan 10 kat daha küçük olduğunu bulmuşlardır. Ekip, bunun nedeninin elektronların, normal metallerdeki gibi tek tek parçacıklar yerine, bir sıvı gibi birbirleriyle uyum içinde hareket etmesi olabileceğini söylemektedir.

      

Araştırmacılar, vanadyum dioksiti diğer malzemelerle karıştırarak, iletebileceği hem elektrik hem de ısı miktarını ayarlayabiliyor. Bu da gelecekteki uygulamalar için inanılmaz derecede faydalı olabilir. Örneğin; araştırmacılar metal tungsteni vanadyum dioksite eklediğinde, malzemenin metalik hale geldiği sıcaklığı düşürdüler ve malzemenin daha iyi bir ısı iletkeni olmasını sağladılar. Bu, vanadyum dioksitin yalnızca belirli bir sıcaklığa ulaştığında ısı iletmesi anlamına gelmektedir, o sıcaklıktan önce bir yalıtkan gibi davranmaktadır.

Ayrıca vanadyum dioksit yaklaşık 30 °C’ye kadar şeffaf olma gibi benzersiz bir yeteneğe de sahiptir, 60 °C’nin üzerinde kızılötesi ışığı yansıtırken; görünür ışığa karşı şeffaf kalır. Bu, klimaya ihtiyaç duymadan sıcaklığı düşüren bir pencere kaplaması olarak kullanılabileceği anlamına gelir.

Araştırmacılardan biri olan Fan Yang, bu malzemenin sıcaklığı dengelemek için kullanılabileceğini belirtmektedir. Yani, malzemenin termal iletkenliği ayarlanarak, yüksek termal iletkenliğe sahip hale getirildiğinde, sıcak yaz aylarında ısıyı verimli ve otomatik olarak dağıtabilir; aynı zamanda düşük termal iletkenliğe sahip olduğunda, soğuk kış aylarında, ısı kaybını önleyebilir.

Bu malzeme üzerinde ticarileştirilmeden önce çok daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir, ancak artık bu tuhaf özelliklerin oda sıcaklığında bir malzemede var olduğunu bilmemiz oldukça heyecan verici değil mi? Bu özellik sayesinde, bu metal motorlardan ve cihazlardan boşa harcanan ısıyı tekrar elektriğe dönüştürmek veya binaları serin tutan daha iyi pencere kaplamaları elde etmek mümkün olabilir.