p Universidade da Califórnia, O professor de engenharia de Riverside e uma equipe de pesquisadores fizeram uma descoberta revolucionária com o grafeno, um material que pode desempenhar um papel importante em evitar o superaquecimento de laptops e outros dispositivos eletrônicos. p Alexander Balandin, professor de engenharia elétrica na UC Riverside Bourns College of Engineering, e pesquisadores da Universidade do Texas em Austin, A Universidade do Texas em Dallas e a Universidade Xiamen na China, mostraram que as propriedades térmicas do grafeno projetado isotopicamente são muito superiores às do grafeno em seu estado natural.

p Os esforços de pesquisa foram liderados pelo Professor Rodney S. Ruoff da UT Austin e Balandin, um autor correspondente para o artigo, "Condutividade térmica do grafeno modificado isotopicamente." Foi publicado online em 8 de janeiro pelo jornal Materiais da Natureza e aparecerá posteriormente na publicação impressa.

p Os resultados trazem o grafeno - um cristal de carbono de um átomo de espessura com propriedades únicas, incluindo condutividade elétrica e térmica superior, resistência mecânica e absorção óptica exclusiva - um passo mais perto de ser usado como um condutor térmico para gerenciar a dissipação de calor em tudo, desde eletrônicos a células solares fotovoltaicas e radares.

p "A descoberta importante é a possibilidade de um forte aumento das propriedades de condução térmica do grafeno isotopicamente puro sem alteração substancial da eletricidade, propriedades ópticas e outras propriedades físicas, Balandin disse. "O grafeno isotopicamente puro pode se tornar uma excelente escolha para muitas aplicações práticas, desde que o custo do material seja mantido sob controle."

p Ele acrescentou:"Os dados experimentais sobre a condução de calor no grafeno projetado isotopicamente também são de importância crucial para o desenvolvimento de uma teoria precisa da condutividade térmica no grafeno e em outros cristais bidimensionais."

p A pesquisa utilizou o método optotérmico Raman, uma técnica de medição de condutividade térmica desenvolvida pela Balandin. Em 2008, Balandin e os membros de seu grupo demonstraram experimentalmente que o grafeno é um excelente condutor de calor. Eles também desenvolveram a primeira teoria detalhada de condução de calor em grafeno e cristais bidimensionais relacionados.

p O trabalho apresentado no artigo da Nature Materials mostra que a condutividade térmica do grafeno projetado isotopicamente é fortemente melhorada em comparação com o grafeno em seu estado natural.

p Materiais de carbono de ocorrência natural, incluindo grafeno, são compostos de dois isótopos estáveis:cerca de 99 por cento de 12C (referido como "carbono 12") e 1 por cento de 13C (referido como "carbono 13"). A diferença entre os isótopos está na massa atômica dos átomos de carbono. A remoção de apenas cerca de 1 por cento do carbono 13, também chamada de purificação isotópica, modifica as propriedades dinâmicas das redes cristalinas e afeta sua condutividade térmica.

p A importância da presente pesquisa é explicada pelas necessidades práticas de materiais com alta condutividade térmica. A remoção de calor se tornou uma questão crucial para o progresso contínuo na indústria de eletrônicos, devido aos níveis aumentados de potência dissipada à medida que os dispositivos se tornam cada vez menores. A busca por materiais que conduzam bem o calor tornou-se essencial para o projeto da próxima geração de circuitos integrados e eletrônicos tridimensionais. Balandin, que também é presidente fundador do programa de ciência e engenharia de materiais (MS&E) na UC Riverside, acredita que o grafeno será gradualmente incorporado em diferentes dispositivos.

p Inicialmente, provavelmente será usado em algumas aplicações de nicho, como materiais de interface térmica para embalagens de chips ou eletrodos transparentes em células solares fotovoltaicas ou visores flexíveis, ele disse.

p Em alguns anos, pode ser usado com silício em chips de computador, por exemplo, como fiação de interconexão ou dissipadores de calor. Ele também tem o potencial de beneficiar outras aplicações eletrônicas, incluindo transistores analógicos de alta frequência, que são usados ​​em comunicações sem fio, radar, sistemas de segurança e imagem.

p Balandin e os seguintes pesquisadores contribuíram para as descobertas no Materiais da Natureza papel:

p A equipe da UT Austin, que realizou a purificação isotópica do grafeno, incluiu Ruoff, Shanshan Chen, um pós-doutorado, Weiwei Cai, um ex-pesquisador de pós-doutorado que agora é professor na Universidade de Xiamen e na Columbia Mishra, um estudante de graduação.

p A equipe da UT Dallas, que realizou simulações de dinâmica molecular que se comparam bem com a conectividade térmica mais forte do grafeno projetado isotopicamente, incluiu Kyeongjae Cho, um professor, e Hengji Zhang, estudante graduado.