Uma equipe de cientistas do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros (MPI-P) descobriu que a condução elétrica no grafeno na escala de picossegundo - um picossegundo sendo um milésimo de um bilionésimo de segundo - é governada pelas mesmas leis básicas que descrevem o propriedades térmicas dos gases. Esta abordagem termodinâmica muito mais simples para a condução elétrica no grafeno permitirá que cientistas e engenheiros não apenas entendam melhor, mas também melhorem o desempenho de dispositivos nanoeletrônicos baseados em grafeno.

Os pesquisadores descobriram que a energia das correntes elétricas ultrarrápidas que passam pelo grafeno é convertida de forma muito eficiente em calor de elétrons, fazendo os elétrons do grafeno se comportarem como um gás quente. "O calor é distribuído uniformemente por todos os elétrons. E o aumento da temperatura eletrônica, causado pela passagem das correntes, por sua vez, tem um forte efeito na condução elétrica do grafeno ", explica a Professora Mischa Bonn, Diretor do MPI-P. O estudo, intitulado "Imagem termodinâmica do transporte de carga ultrarrápida em grafeno", foi publicado recentemente em Nature Communications .

O grafeno - uma única folha de átomos de carbono - é conhecido por ser um condutor elétrico muito bom. Como resultado, o grafeno encontra uma infinidade de aplicações na nanoeletrônica moderna. Eles variam de detectores altamente eficientes para comunicações ópticas e sem fio a transistores operando em velocidades muito altas. Uma demanda constantemente crescente por largura de banda de telecomunicações requer uma operação cada vez mais rápida de dispositivos eletrônicos, empurrando seus tempos de resposta para tão curtos quanto um picossegundo. "Os resultados deste estudo ajudarão a melhorar o desempenho de dispositivos nanoeletrônicos baseados em grafeno, como transistores de ultra-alta velocidade e fotodetectores", disse o professor Dmitry Turchinovich, que liderou a pesquisa no MPI-P. Em particular, eles mostram o caminho para quebrar a barreira de velocidade de operação em terahertz - ou seja, mil bilhões de oscilações por segundo - para transistores de grafeno.