Le transport de chaleur, régi par la loi de Fourier et caractérisé par la conductivité thermique, est une propriété fondamentale des matériaux. Comprendre les facteurs microscopiques qui influencent cette conductivité est essentiel pour des applications allant des technologies énergétiques à l'électronique et à la conception de matériaux isolants performants.
Les recherches, menées au sein du Laboratoire interdisciplinaire de physique (LIPhy - UGA/CNRS) et du Laboratoire de physique & modélisation des milieux condensés (LPMMC - UGA/CNRS), proposent une nouvelle méthode de calcul basée sur des simulations Monte Carlo par intégrales de chemin (PIMC). Cette approche calcule la dynamique des noyaux en prenant en compte exactement tous les effets quantiques, particulièrement sensibles à basse température et dans les cristaux contenant des atomes légers.
Contrairement aux méthodes existantes, cette nouvelle approche ne requiert ni hypothèses simplificatrices ni approximations. Elle permet de prolonger analytiquement les fonctions de corrélation temporelles dans l'espace des temps réels pour obtenir les coefficients de transport. Les chercheurs ont validé cette méthode en étudiant des cristaux de gaz rares, Argon et Néon, obtenant des résultats en accord avec les mesures expérimentales.
Les résultats, publiés dans les Physical Review Letters, montrent que le changement qualitatif du comportement à basse température est associé à un temps caractéristique de transport divergeant quand T→ 0. Cette méthode robuste, offrant un cadre d'étude au-delà de la dynamique moléculaire classique, devrait permettre une meilleure compréhension des propriétés de transport de chaleur, notamment dans les régimes de basse température où les effets quantiques sont prédominants.
