REVISTA DYNA ENERGÍA

El descubrimiento de que un compuesto químico de boro y arsénico podría rivalizar con el diamante, sorprendió a un equipo de físicos teóricos de Boston College y el laboratorio de investigación Naval. Un nuevo enfoque teórico permitió al equipo de investigadores descubrir el secreto que desvela la extraordinaria capacidad de Arseniuro de boro para conducir el calor.

El diamante es muy valorado entre las piedras preciosas. Pero, más allá de su brillo y belleza en joyería, tiene muchas otras propiedades notables. Junto con sus primos grafito y grafeno, el diamante es el mejor conductor térmico a temperatura ambiente, con conductividad térmica de más de 2.000 vatios por metro y grado Kelvin, que es cinco veces mayor que los mejores metales como el cobre. Actualmente, el diamante es muy utilizado para ayudar a eliminar el calor de los chips de los ordenadores y de otros dispositivos electrónicos. Por desgracia, el diamante es raro y costoso, y además el diamante sintético de alta calidad es muy difícil y caro de fabricar.

Los cada vez más pequeños, más rápidos y más potentes dispositivos microelectrónicos plantean el difícil desafío de eliminar el calor que generan. Unos buenos conductores térmicos puestos en contacto con tales dispositivos evacuarán rápidamente el calor generado que disminuyen la eficacia de estos dispositivos y los hacen fallar.

El equipo encontró que la conductividad térmica del Arseniuro de boro es notablemente más alta, más de 2000 vatios por metro y grado Kelvin a temperatura ambiente y superior a la de diamante a mayores temperaturas.

A diferencia de los metales donde los electrones transportan calor, el arseniuro de boro y el diamante son aislantes eléctricos. En ellos, el calor se translada mediante las ondas vibratorias de los átomos constituyentes, y la colisión de estas ondas entre sí crea una resistencia intrínseca al flujo de calor. El equipo se sorprendió al encontrar una combinación inusual de ciertas propiedades vibracionales en el arseniuro de boro que se encuentran fuera de las pautas que se suelen utilizar para estimar la conductividad térmica de aislantes eléctricos. Resulta que los esperados choques entre ondas vibratorias son mucho menos probables que ocurran en un cierto rango de frecuencias. De esta forma y en estas frecuencias, es posible evacuar grandes cantidades de calor con el arseniuro de boro.