大学物理学的一个基本原则是，随着压力的增加，热导率（一种材料导热的能力）也会增加，因为被挤压在一起的原子会更多地相互作用。
一个多世纪的研究证实了这一规则。但工程师们现在发现了一个例外：当他们对砷化硼（一种最近发现的半导体材料）施加高压时，热导率降低了。这一发现发表在《自然》杂志上，挑战了既有理论，并可能颠覆当前关于物质在极端条件下如何表现的模型。
“既然我们已经做出了第一个发现，我们认为这不可能是唯一具有异常行为的材料，”该研究的资深作者、加州大学洛杉矶分校的化学家和机械工程师胡勇杰说。如果其他物质也表现出这种性质，“那么对热导率的既有理解可能是不正确的。”
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在之前的研究中，胡和其其他研究人员确定砷化硼具有异常高的热导率。科学家们还计算出，传统的导热率规则可能不适用于某些情况下的砷化硼。
为了检验这些预测，胡和他的同事将一小块厚度不到100微米的砷化硼放在两颗钻石之间的缝隙中。他们对钻石夹层施加压力，使砷化硼上的力比海底的力大数百倍。研究人员使用超快光学、光谱学和X射线来记录砷化硼的热导率如何随着热量在样品中传播并承受巨大压力而开始下降。他们观察到，这种下降来自于类似类型的热波相互重叠和抵消——这是量子力学预测的一种现象。
胡说，如果他和他的同事能够证明这种行为可以推广到其他材料，物理学家可能不得不修改已建立的关于外太空或行星内部（包括地球内部）等环境的模型。后者可能会改变关于气候变化的预测，因为地形温度受到地球内部发生的事情的影响。
加州大学伯克利分校的地球物理学家雷蒙德·让洛兹（Raymond Jeanloz）说，这项新研究提供了“我所知的第一个也是最好的实验证据，表明热导率是可以调节的”，他没有参与这项研究。他补充说，这一发现“开启了通过控制热导率来节省能源和冷却电子设备的先进技术的可能性”。