Flytta värmen dit du vill att den ska gå – lägga till den i hus och hårtorkar, att ta bort den från bilmotorer och kylskåp - är en av de stora utmaningarna med teknik.

All aktivitet genererar värme, eftersom energi flyr från allt vi gör. Men för mycket kan slita ut batterier och elektroniska komponenter - som delar i en åldrande bärbar dator som går för varmt för att faktiskt sitta i knät. Om du inte kan bli av med värme, du har ett problem.

Forskare vid University of Chicago har uppfunnit ett nytt sätt att kantra värme runt på mikroskopisk nivå:en värmeisolator gjord med en innovativ teknik. De staplar ultratunna lager kristallina ark ovanpå varandra, men rotera varje lager något, skapa ett material med atomer som är inriktade i en riktning men inte i den andra.

"Tänk på en delvis färdig Rubiks kub, med alla lager roterade i slumpmässiga riktningar, sa Shi En Kim, en doktorand vid Pritzker School of Molecular Engineering som är den första författaren till studien. "Det betyder att inom varje lager av kristallen, vi har fortfarande ett ordnat gitter av atomer, men om du flyttar till det angränsande lagret, du har ingen aning om var nästa atomer kommer att vara i förhållande till föregående lager - atomerna är helt röriga längs denna riktning. "

Resultatet är ett material som är extremt bra på att både hålla värmen och flytta den, om än åt olika håll - en ovanlig förmåga i mikroskala, och en som kan ha mycket användbara tillämpningar inom elektronik och annan teknik.

"Kombinationen av utmärkt värmeledningsförmåga i ena riktningen och utmärkt isolering i den andra riktningen finns inte alls i naturen, " sade studiens huvudförfattare Jiwoong Park, professor i kemi och molekylär teknik vid University of Chicago. "Vi hoppas att detta kan öppna en helt ny riktning för att tillverka nya material."

Forskare är ständigt på jakt efter material med ovanliga egenskaper, eftersom de kan låsa upp helt nya funktioner för enheter som elektronik, sensorer, medicinsk teknik eller solceller. Till exempel, MR -maskiner möjliggjordes genom upptäckten av ett konstigt material som perfekt kan leda elektricitet.

Parks grupp hade undersökt sätt att göra extremt tunna lager av material, som bara är några få atomer tjocka. I vanliga fall, materialen som används för enheter består av extremt vanliga, upprepande gitter av atomer, vilket gör det mycket lätt för el (och värme) att röra sig genom materialet. Men forskarna undrade vad som skulle hända om de istället roterade varje efterföljande lager något när de staplade dem.

De mätte resultaten och fann att en mikroskopisk vägg av detta material var extremt bra för att förhindra att värme rör sig mellan fack. "Värmeledningsförmågan är otroligt låg - lika låg som luft, som fortfarande är en av de bästa isolatorerna vi känner, "sa Park." Det i sig är förvånande, eftersom det är mycket ovanligt att hitta den egenskapen i ett material som är ett tätt fast material - de tenderar att vara bra värmeledare."

Men punkten som var riktigt spännande för forskarna var när de mätte materialets förmåga att transportera värme längs väggen, och upptäckte att det kunde göra det väldigt lätt.

Dessa två egenskaper i kombination kan vara mycket användbara. Till exempel, att göra datorchips mindre och mindre resulterar i att mer och mer kraft går genom ett litet utrymme, skapa en miljö med hög "effekttäthet" - en farlig hotspot, sa Kim.

"Du bakar i princip dina elektroniska enheter på effektnivåer som om du lägger dem i en mikrovågsugn, " sa hon. "En av de största utmaningarna inom elektronik är att ta hand om värme i den skalan, eftersom vissa komponenter i elektroniken är mycket instabila vid höga temperaturer.

"Men om vi kan använda ett material som både kan leda värme och isolera värme samtidigt i olika riktningar, vi kan suga bort värme från värmekällan – som batteriet – samtidigt som vi undviker de ömtåliga delarna av enheten."

Den förmågan kan öppna dörrar för att experimentera med material som har varit för värmekänsliga för ingenjörer att använda i elektronik. Dessutom, att skapa en extrem termisk gradient - där något är väldigt varmt på ena sidan och svalt på den andra - är svårt att göra, speciellt i så liten skala, men kan ha många tillämpningar inom teknik.

"Om du tänker på vad fönsterrutan gjorde för oss - att kunna hålla ute- och innetemperaturer åtskilda - kan du få en känsla av hur användbart detta kan vara, "Sa Park.

Forskarna testade bara sin skiktningsteknik i ett material, kallas molybdendisulfid, men tycker att den här mekanismen borde vara allmän i många andra. "Jag hoppas att detta öppnar upp en helt ny riktning för att göra exotiska värmeledare, " sa Kim.