(PhysOrg.com) - "Sons quentes" tem um significado para os fãs de música e outro para os físicos. Conte com uma equipe de pesquisadores da Rice University entre os últimos, como eles descobriram que as ondas acústicas viajando ao longo de fitas de grafeno podem ser apenas a passagem para remover o calor de dispositivos eletrônicos muito pequenos.

Um modelo teórico do físico de Rice Boris Yakobson e seus alunos determinou que o grafeno - um favo de mel de camada única de átomos de carbono e o foco de muitas ciências de materiais e pesquisas eletrônicas - pode transmitir energia térmica em ondas. Dadas as propriedades elásticas do grafeno, ondas longas do tipo acústico parecem funcionar melhor. Como as propriedades de espalhamento do grafeno são baixas, tais ondas podem ir rápido e longe, desobstruídos uns dos outros ou por imperfeições no material.

Você nunca ouviria nada, não importa o quão perto você coloque seu ouvido da fita em nanoescala, Yakobson disse. Mas para os pesquisadores, as implicações são claras como um sino.

"Nessa escala, o grafeno é promissor por razões fundamentais, "disse Yakobson, um professor Rice em engenharia mecânica e ciência de materiais e de química e parte de um programa recentemente nomeado No. 1 no mundo pela qualidade de sua pesquisa em ciência de materiais. "A velocidade do som é a velocidade com a qual a energia pode ser transportada, porque o calor é transportado, essencialmente, por meio de vibrações. "

Yakobson e seus co-autores, ex-associado de pós-doutorado Enrique Muñoz, agora é professor assistente no Departamento de Matemática e Física da Universidade de Playa Ancha, no Chile, e Jianxin Lu, um estudante de pós-graduação da Rice, publicaram seus resultados na semana passada na edição online da revista Nano Letters.

Muñoz, o autor principal do artigo, disse o "comportamento quase balístico" dos fônons, partículas quânticas consideradas equivalentes do som aos fótons da luz, torna o material de grafeno 10 vezes melhor do que cobre ou ouro na condução de calor.

O truque para tornar esses tubos de calor habilitados com grafeno eficazes será descobrir para onde o calor vai quando chega ao fim da fita, uma questão que Lu continua a estudar para nanofitas e nanotubos. Sem uma interface eficaz, as ondas de propagação de fônons simplesmente voltariam.

"Você precisa de outro meio, "Yakobson disse." É por isso que eu digo que este é mais um tubo de calor do que um dissipador de calor, porque na extremidade do grafeno, você precisa de contato com o fluido, em uma fase gasosa ou líquida, para que essa energia das ondas possa se dissipar. "

A densidade de potência da microeletrônica atual iria, em uma escala macro, seja o suficiente para aquecer um bule até ferver em segundos. Portanto, está se tornando cada vez mais importante remover o calor de instrumentos sensíveis e liberá-lo no ar rapidamente.

"Estamos lidando com uma densidade de calor muito alta - talvez um quilowatt por centímetro quadrado, "Yakobson disse." Quando você quiser fazer um churrasco, esse calor é muito útil. Mas neste caso, você basicamente faria churrasco em seu dispositivo. "

Encontrar uma maneira de lidar com a transmissão de calor para longe de dispositivos cada vez menores é fundamental para sustentar a Lei de Moore, que previu com precisão (até agora) que o número de transistores que poderiam ser colocados em um circuito integrado dobraria a cada dois anos.

“Outra aplicação interessante dessas fitas é na construção de guias de ondas de fônon, "Muñoz acrescentou." Fitas de grafeno podem ser peças em um circuito em nanoescala onde fônons, em vez de elétrons, servem como portadores de informações em uma arquitetura de computador diferente. "