p Os pesquisadores da EPFL lançaram uma nova luz sobre os mecanismos fundamentais de dissipação de calor no grafeno e outros materiais bidimensionais. Eles mostraram que o calor pode se propagar como uma onda por distâncias muito longas. Esta é uma informação importante para a engenharia da eletrônica de amanhã. p Na corrida para miniaturizar componentes eletrônicos, os pesquisadores são desafiados com um grande problema:quanto menor ou mais rápido seu dispositivo, mais desafiador será esfriá-lo. Uma solução para melhorar o resfriamento é usar materiais com condutividade térmica muito alta, como o grafeno, para dissipar rapidamente o calor e, assim, resfriar os circuitos.

p No momento, Contudo, as aplicações potenciais enfrentam um problema fundamental:como o calor se propaga dentro dessas folhas de materiais que não têm mais do que alguns átomos de espessura?

p Em um estudo publicado em Nature Communications , uma equipe de pesquisadores da EPFL lançou uma nova luz sobre os mecanismos de condutividade térmica do grafeno e outros materiais bidimensionais. Eles demonstraram que o calor se propaga na forma de uma onda, assim como o som no ar. Este foi até agora um fenômeno muito obscuro observado em alguns casos em temperaturas próximas do zero absoluto. Suas simulações fornecem uma ferramenta valiosa para os pesquisadores que estudam o grafeno, se resfriar circuitos em nanoescala, ou para substituir o silício nos eletrônicos de amanhã.

p Propagação quase sem perdas

p Se até agora tem sido difícil entender a propagação do calor em materiais bidimensionais, é porque essas folhas se comportam de maneiras inesperadas em comparação com seus primos tridimensionais. Na verdade, eles são capazes de transferir calor com perdas extremamente limitadas, mesmo à temperatura ambiente.

p Geralmente, o calor se propaga em um material por meio da vibração dos átomos. Essas vibrações são chamadas de "fônons", e como o calor se propaga através de um material tridimensional, , esses fonons continuam colidindo uns com os outros, fundindo-se, ou divisão. Todos esses processos podem limitar a condutividade do calor ao longo do caminho. Somente sob condições extremas, quando a temperatura se aproxima do zero absoluto (-200 0C ou inferior), é possível observar uma transferência de calor quase sem perdas.

p Uma onda de calor quântico

p A situação é muito diferente em materiais bidimensionais, como mostrado por pesquisadores da EPFL. Seu trabalho demonstra que o calor pode se propagar sem perdas significativas em 2D, mesmo em temperatura ambiente, graças ao fenômeno da difusão em forma de onda, chamado de "segundo som". Nesse caso, todos os fônons marcham juntos em uníssono por distâncias muito longas. "Nossas simulações, com base nos primeiros princípios da física, mostraram que folhas de materiais atomicamente finas se comportam, mesmo em temperatura ambiente, da mesma forma que os materiais tridimensionais em temperaturas extremamente baixas ", diz Andrea Cepellotti, o primeiro autor do estudo. “Podemos mostrar que o transporte térmico é descrito por ondas, não só no grafeno, mas também em outros materiais que ainda não foram estudados, "explica Cepellotti." Esta é uma informação extremamente valiosa para engenheiros, que poderia explorar o projeto de futuros componentes eletrônicos usando algumas dessas novas propriedades de materiais bidimensionais. "