Professor Alexander Balandin e uma equipe de pesquisadores da UC Riverside, incluindo Chun Ning Lau, um professor associado de física, deram mais um passo em direção a uma nova tecnologia que poderia evitar o superaquecimento de laptops e outros dispositivos eletrônicos.

Balandin, professor de engenharia elétrica na Bourns College of Engineering, mostrou experimentalmente em 2008 que o grafeno, um cristal de carbono de um átomo de espessura recentemente descoberto, é um forte condutor de calor. O problema para aplicações práticas era que é difícil produzir grandes, camadas atômicas únicas de alta qualidade do material.

Agora, em um artigo publicado em Materiais da Natureza , Balandin e colegas descobriram que múltiplas camadas de grafeno, que são mais fáceis de fazer, retém as fortes propriedades condutoras de calor.

Essa também é uma descoberta significativa na física fundamental. O grupo de Balandin, além das medições, explicou teoricamente como a capacidade dos materiais de conduzir calor evolui quando se passa de materiais a granel tridimensionais convencionais para filmes atomicamente finos bidimensionais, como o grafeno.

Os resultados publicados em Materiais da Natureza pode ter importantes aplicações práticas na remoção de ouvido dissipado de dispositivos eletrônicos.

O calor é um subproduto inevitável ao operar dispositivos eletrônicos. Os circuitos eletrônicos contêm muitas fontes de calor, incluindo milhões de transistores e fiação de interconexão. No passado, ventiladores cada vez maiores têm sido usados ​​para manter os chips de computador resfriados, que melhorou o desempenho e estendeu sua vida útil. Contudo, À medida que os computadores se tornaram mais rápidos e os gadgets ficaram menores e mais portáteis, a solução para grandes ventiladores deixou de funcionar.

Novas abordagens para gerenciar o calor em eletrônicos incluem a incorporação de materiais com propriedades térmicas superiores, como o grafeno, em chips de silício para computador. Além disso, proposta eletrônica tridimensional, que usam integração vertical de chips de computador, dependeria ainda mais da remoção de calor, Balandin disse.

Silício, o material eletrônico mais comum, tem boas propriedades eletrônicas, mas não tão boas propriedades térmicas, particularmente quando estruturado em escala nanométrica, Balandin disse. Como mostra a pesquisa de Balandin, o grafeno tem excelentes propriedades térmicas, além de características eletrônicas únicas.

"O grafeno é um dos materiais mais quentes do momento, "disse Balandin, que também é presidente do programa de Ciências e Engenharia de Materiais. "Todo mundo está falando sobre isso."

O grafeno não é um substituto para o silício, mas, em vez disso, pode ser usado em conjunto com o silício, Balandin disse. Neste ponto, não existe uma maneira confiável de sintetizar grandes quantidades de grafeno. Contudo, progresso está sendo feito e pode ser possível em um ou dois anos, Balandin disse.

Inicialmente, o grafeno provavelmente seria usado em algumas aplicações de nicho, como materiais de interface térmica para embalagens de chips ou eletrodos transparentes em células solares fotovoltaicas, Balandin disse. Mas, em cinco anos, ele disse, pode ser usado com silício em chips de computador, por exemplo, como fiação de interconexão ou dissipadores de calor. Ele também pode encontrar aplicações em transistores ultrarrápidos para comunicações de radiofrequência. Transistores de grafeno de baixo ruído já foram demonstrados no laboratório de Balandin.

Balandin publicou o Materiais da Natureza trabalho com dois de seus alunos de graduação, Suchismita Ghosh, que agora está na Intel Corporation, e Samia Subrina, Lau. um de seus alunos de pós-graduação, Wenzhong Bao, e Denis L. Nika e Evghenii P. Pokatilov, convidando pesquisadores no laboratório de Balandin, baseados na Universidade Estadual da Moldávia.