Кристалл арсенида бора похож на танцпол, где атомы двигаются в общем ритме. После короткой вспышки света этот ритм не сбивается десятки пикосекунд, а ведь пикосекунда — одна триллионная доля секунды. Фононы, то есть порции колебаний решётки, здесь затухают очень медленно.
Учёные направили на кристалл рентгеновские лучи под разными углами и увидели два типа колебаний. Поперечные, где атомы смещаются поперёк движения, успокаиваются за 29,2 пикосекунды. Продольные, где атомы сжимаются и растягиваются вдоль движения, — за 13,9. В кремнии оба процесса занимают около 2 пикосекунд, то есть в несколько раз быстрее. А согласованные колебания на частотах 0,19 и 0,27 терагерца в арсениде бора вообще не затухают за всё время наблюдения.
Этот медленный танец атомов объясняет, почему арсенид бора проводит тепло лучше почти всех кристаллов. Если колебания долго не теряют ритм, тепло передаётся без лишних потерь. Раньше физики думали, что после вспышки решётка быстро приходит к равновесию, но теперь видно: в этом материале отдельные движения живут гораздо дольше, и именно поэтому он так хорош для отвода тепла.
Арсенид бора имеет теплопроводность выше 1400 Вт/(м·К) при комнатной температуре, что сравнимо с алмазом, но BAs гораздо дешевле и проще в обработке. Частоты когерентных колебаний 0,19 и 0,27 ТГц лежат в терагерцовом диапазоне, который активно осваивается для беспроводной связи 6G.
В романе Артура Кларка «Фонтаны рая» описан материал с исключительной теплопроводностью для космического лифта. BAs с его рекордной теплопроводностью и долгоживущими фононами приближает фантастику к реальности.