p (PhysOrg.com) - Universidade da Califórnia, O professor de Engenharia Elétrica e Presidente de Ciência e Engenharia de Materiais de Riverside, Alexander Balandin, está liderando vários projetos para explorar maneiras de usar os recursos exclusivos das? Colchas de grafeno? como condutores de calor em eletrônicos de alta potência. p Universidade da Califórnia, Riverside (UCR) Professor de Engenharia Elétrica e Catedrático de Ciência e Engenharia de Materiais Alexander Balandin está liderando vários projetos para explorar maneiras de usar os recursos exclusivos das “colchas” de grafeno como condutores de calor em eletrônica de alta potência.

p O grafeno é um cristal de carbono de um átomo de espessura recentemente descoberto, que revela muitas propriedades exclusivas. Nos designs de Balandin, As "colchas" de grafeno (redes de grandes áreas sobrepostas de flocos de grafeno) desempenharão um papel bem oposto às colchas de sua avó. Eles removerão o calor em vez de retê-lo.

p Seu trabalho em revestimentos condutores de calor de grafeno para remoção de calor de transistores de nitreto de gálio de alta potência está sendo financiado por US $ 420 recentemente premiados, 000 bolsa do U.S. Office of Naval Research (ONR). O objetivo é uma demonstração experimental de prova de conceito a ser conduzida no Laboratório de Nano-Dispositivos (NDL) de Balandin.

p Além da concessão ONR, Balandin recebeu um novo subcontrato de três anos com o Interconnect Focus Center (IFC), baseado no Instituto de Tecnologia da Geórgia, que lida com interconexões de grafeno e propagadores de calor para eletrônicos tridimensionais (3-D). De acordo com o International Technology Roadmap for Semiconductors, nos próximos cinco anos, até 80 por cento da energia do microprocessador será consumida pela fiação de interconexão - um motivador para a busca de novos materiais de interconexão e métodos inovadores de remoção de calor.

p Outro subcontrato recente concedido à Balandin é com o centro Functional Engineered Nano Architectonics (FENA) baseado na UCLA. Neste centro, ele investiga os problemas de dissipação de energia em nanoestruturas e nanodispositivos de grafeno. O novo financiamento combinado garantido pela Balandin este mês para os três projetos ultrapassa US $ 1 milhão. O financiamento dos centros vem da Semiconductor Research Corporation (SRC) e da Defense Advanced Research Project Agency (DARPA).

p A maior parte da pesquisa atual sobre o grafeno tem se concentrado em suas propriedades eletrônicas e no potencial do grafeno para nanocircuitos de alta velocidade. Devido à sua estrutura única, os elétrons viajam em velocidades extremamente altas por ele.

p Balandin está se concentrando em outra das propriedades notáveis ​​do grafeno:é uma condutividade térmica extraordinariamente alta, que pode ser usado para remoção de calor em nanoescala e eletrônicos 3-D. Quanto maior a velocidade, densidades de potência mais altas e maior residência térmica nos dispositivos de última geração resultam no desenvolvimento de pontos quentes, degradação do desempenho e colapso térmico. A abordagem baseada em grafeno proposta de Balandin para gerenciamento térmico representa um afastamento radical dos métodos convencionais e pode levar à criação de uma nova tecnologia para propagação de pontos quentes.

p Como o grafeno tem apenas uma molécula de espessura, não se prestava aos métodos tradicionais de medição de condutividade térmica. Balandin liderou uma equipe de pesquisadores que mediu pela primeira vez usando uma técnica não convencional original em 2008. O procedimento envolveu uma abordagem sem contato com base na espectroscopia Raman, utilizando o espalhamento inelástico de fótons (luz) por fônons (vibrações de cristal). A energia dissipada no grafeno e o aumento de temperatura correspondente foram detectados por mudanças extremamente pequenas no comprimento de onda da luz espalhada do grafeno. Isso foi suficiente para extrair os valores da condutividade térmica por meio de um elaborado procedimento matemático.

p O grupo de pesquisa de Balandin descobriu que a condutividade térmica de grandes folhas de grafeno suspensas varia na faixa de cerca de 3000 a 5300 W / mK (watts por metro por grau Kelvin) perto da temperatura ambiente. Esses são valores muito altos, que excedem os dos nanotubos de carbono (3, 000-3, 500 W / mK) e diamante (1, 000-2, 200 W / mK).

p Como resultado de suas descobertas, Balandin propôs várias abordagens inovadoras baseadas em grafeno para gerenciamento térmico, o que pode levar à criação de uma nova tecnologia para resfriamento local e difusão de pontos quentes nos chips de alta densidade de potência e ultrarrápidos. Uma descrição detalhada da pesquisa de gerenciamento térmico e de grafeno de Balandin pode ser encontrada em seu artigo de ciência popular convidado, "Relaxar, ”Na edição de outubro de 2009 de Espectro IEEE , a revista do Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE).