Le cristal d'arséniure de bore ressemble à une piste de danse où les atomes bougent au même rythme. Après un bref éclair de lumière, ce rythme ne se casse pas pendant des dizaines de picosecondes, et pourtant une picoseconde, c'est un billionième de seconde. Les phonons, c'est-à-dire les quanta de vibrations du réseau, s'y amortissent très lentement.
Les scientifiques ont envoyé des rayons X sur le cristal sous différents angles et ont observé deux types de vibrations. Les transversales, où les atomes se déplacent perpendiculairement au mouvement, s'apaisent en 29,2 picosecondes. Les longitudinales, où les atomes se compriment et s'étirent dans le sens du mouvement, en 13,9. Dans le silicium, les deux processus prennent environ 2 picosecondes, donc plusieurs fois moins. Et les vibrations concertées aux fréquences de 0,19 et 0,27 térahertz dans l'arséniure de bore ne s'amortissent pas du tout pendant toute la durée de l'observation.
Cette danse lente des atomes explique pourquoi l'arséniure de bore conduit la chaleur mieux que presque tous les cristaux. Si les vibrations ne perdent pas la cadence pendant longtemps, la chaleur se transmet sans pertes inutiles. Auparavant, les physiciens pensaient qu'après une impulsion, le réseau revenait vite à l'équilibre, mais on voit maintenant que dans ce matériau, certains mouvements vivent bien plus longtemps, et c'est précisément pour cela qu'il est si efficace pour évacuer la chaleur.
L'arséniure de bore a une conductivité thermique supérieure à 1400 W/(m·K) à température ambiante, comparable à celle du diamant, mais le BAs est bien moins cher et plus facile à usiner. Les fréquences des oscillations cohérentes de 0,19 et 0,27 THz se situent dans la gamme térahertz, activement explorée pour la communication sans fil 6G.
Dans le roman d'Arthur C. Clarke « Les Fontaines du paradis », un matériau à conductivité thermique exceptionnelle est décrit pour un ascenseur spatial. Le BAs, avec sa conductivité record et ses phonons de longue durée, rapproche la fiction de la réalité.