p O grafeno de material espesso de átomo único mantém sua alta condutividade térmica quando suportado por um substrato, uma etapa crítica para o avanço do material de um fenômeno de laboratório para um componente útil em uma variedade de dispositivos nanoeletrônicos, pesquisadores relatam na edição de 9 de abril da revista Science. p A equipe de engenheiros e físicos teóricos da Universidade do Texas em Austin, Boston College, e a Comissão de Energia Atômica da França relatou que a folha superfina de átomos de carbono - tirada do material tridimensional grafite - pode transferir calor duas vezes mais eficientemente que filmes finos de cobre e mais de 50 vezes melhor do que filmes finos de silício.

p Desde sua descoberta em 2004, o grafeno tem sido visto como um novo material eletrônico promissor porque oferece mobilidade de elétrons superior, resistência mecânica e condutividade térmica. Essas características são cruciais à medida que os dispositivos eletrônicos se tornam cada vez menores, apresentando aos engenheiros o problema fundamental de manter os dispositivos frios o suficiente para operar com eficiência.

p A pesquisa avança a compreensão do grafeno como um candidato promissor para tirar o calor dos "pontos quentes" que se formam nos espaços estreitos de dispositivos construídos em escalas micro e nano. Do ponto de vista teórico, a equipe também desenvolveu uma nova visão de como o calor flui no grafeno.

p Quando suspenso, grafeno tem condutividade térmica extremamente alta de 3, 000 a 5, 000 watts por metro por Kelvin. Mas para aplicações práticas, a rede de grafeno semelhante a uma rede de galinheiro seria anexada a um substrato. A equipe descobriu que o grafeno suportado ainda tem condutividade térmica de até 600 watts por metro por Kelvin próximo à temperatura ambiente. Isso excede em muito as condutividades térmicas do cobre, aproximadamente 250 watts, e silício, apenas 10 watts, filmes finos usados ​​atualmente em dispositivos eletrônicos.

p A perda na transferência de calor é o resultado da interação do grafeno com o substrato, que interfere com as ondas vibracionais dos átomos de grafeno conforme eles colidem com o substrato adjacente, de acordo com o co-autor David Broido, um professor de física do Boston College.

p A conclusão foi tirada com a ajuda de modelos teóricos anteriores sobre a transferência de calor dentro do grafeno suspenso, Broido disse. Trabalhando com o ex-aluno de pós-graduação Lucas Lindsay, agora um instrutor na Christopher Newport University, e Natalio Mingo da Comissão de Energia Atômica da França, Broido reexaminou o modelo teórico desenvolvido para explicar o desempenho do grafeno suspenso.

p "Como teóricos, estamos muito mais desligados do dispositivo ou do lado da engenharia. Estamos mais focados nos fundamentos que explicam como a energia flui através de uma folha de grafeno. Pegamos nosso modelo existente para o grafeno suspenso e expandimos o modelo teórico para descrever essa interação que ocorre entre o grafeno e o substrato e a influência no movimento do calor através do material e, em última análise, é a condutividade térmica. "

p Além de sua força superior, mobilidade de elétrons e condutividade térmica, o grafeno é compatível com dispositivos transistores de silício de filme fino, uma característica crucial se o material for usado de baixo custo, produção em massa. Dispositivos nanoeletrônicos de grafeno têm o potencial de consumir menos energia, correr mais frio e mais confiável, e operar mais rápido do que a geração atual de dispositivos de silício e cobre.