Warmtetransport door koolstofketen gemeten

Een warmtefront plant zich voort door een koolwaterstofketen met een constante snelheid van één kilometer per seconde. Dat stellen onderzoekers van de University of Illinois (Urbana-Champaign) in Science. Ze zijn er als eersten ter wereld in geslaagd om dat warmtetransport in real time te meten.

De onderzoekers gebruikten koolwaterstofketens die aan één kant waren vastgemaakt aan een stuk goud. Met een femtosecondelaser warmden ze het goud op tot 800 graden Celsius. Vervolgens keken ze wanneer de methylgroepen aan het andere uiteinde van het molecuul begonnen te trillen als gevolg van de opwarming. Dat gebeurde met een zeer gevoelige vorm van spectrometrie.

De hitte blijkt zich ‘ballistisch’ voort te planten. Dat wil zeggen dat de snelheid constant is. Telkens wanneer je twee koolstofatomen toevoegt aan de keten, duurt het een kwart picoseconde langer eer de warmte het uiteinde bereikt.

De onderzoekers hebben tevens kunnen berekenen dat de thermische geleidbaarheid van zo’n molecuul 50 picowatt per graad Celsius bedraagt.

Dat het molecuul de behandeling overleeft, komt overigens doordat de toegevoerde hoeveelheid warmte zo gering is dat het systeem na een miljardste seconde alweer is afgekoeld.

bron: University of Illinois at Urbana-Champaign