I en värld av udda kvantmaterial har forskare observerat att en gammal lag fortfarande gäller. Lagen, känd som "Wiedemann-Franz-lagen", säger att för metaller vid låga temperaturer är deras värmeledningsförmåga proportionell mot deras elektriska ledningsförmåga. Det gör att material som är bra på att leda värme också är bra på att leda elektricitet.

Detta förhållande mellan termisk och elektrisk ledningsförmåga har varit känt i över ett sekel och ansågs från början vara en grundläggande egenskap hos metaller. Men på senare år har forskare upptäckt material som kallas "topologiska halvmetaller" som verkar bryta mot denna regel. Topologiska halvmetaller är material som har en unik elektronisk struktur som gör att de kan leda elektricitet utan att leda värme eller vice versa.

Dessa material har fascinerat forskare och har varit föremål för intensiv forskning de senaste åren, eftersom de har potential för tillämpningar inom elektronik och annan teknik. Forskare har försökt förstå de grundläggande principerna som styr beteendet hos topologiska halvmetaller, inklusive hur deras termiska och elektriska transportegenskaper är relaterade.

För att belysa detta ämne genomförde ett team av internationella forskare ledda av forskare från University of Tokyo och University of Basel ett experiment för att mäta den termiska och elektriska ledningsförmågan hos en topologisk halvmetall som kallas volframditelluride. De använde en avancerad teknik som kallas "time-domain thermoreflectance technique" för att mäta de termiska egenskaperna, vilket gjorde att de kunde mäta otroligt snabba värmetransportprocesser i materialet.

Resultaten av experimentet visade att volframditellurid verkligen uppvisar ett Wiedemann-Franz lagliknande förhållande mellan dess termiska och elektriska ledningsförmåga, men med en ovanlig modifiering. Forskarna fann att även om det övergripande förhållandet håller, finns det också en ytterligare term som bidrar till värmeledningsförmågan. Denna term, unik för topologiska halvmetaller, uppstår på grund av de ovanliga elektroniska egenskaperna hos dessa material och kan vara nyckeln till att förstå deras beteende.

Resultaten av denna studie hjälper till att förbättra vår förståelse av beteendet hos topologiska halvmetaller och för oss ett steg närmare att avslöja hemligheterna bakom dessa fascinerande material. Framtida forskning kommer att fördjupa sig i detta oväntade bidrag och kommer att utforska hur dessa material kan användas i applikationer där deras ovanliga egenskaper kan utnyttjas.