Um novo processo para revestir nanofios de cobre com grafeno - uma camada ultrafina de carbono - reduz a resistência e o aquecimento, sugerindo aplicações potenciais em chips de computador e monitores flexíveis.

"Nanofios de cobre altamente condutores são essenciais para transferência de dados e condução de calor eficientes em muitas aplicações, como chips semicondutores de alto desempenho e telas transparentes, "disse o estudante de doutorado Ruchit Mehta, trabalhando com Zhihong Chen, professor associado de engenharia elétrica e da computação na Purdue University.

Agora, pesquisadores desenvolveram uma técnica para encapsular os fios com grafeno e mostraram que os fios híbridos são capazes de transmissão de dados 15 por cento mais rápida, enquanto reduzem a temperatura de pico em 27 por cento em comparação com nanofios de cobre não revestidos.

"Esta é uma evidência convincente de velocidade aprimorada e gerenciamento térmico, adaptando a tecnologia híbrida de cobre-grafeno em futuros chips de silício e aplicações eletrônicas flexíveis, " ele disse.

Os resultados são detalhados em um artigo de pesquisa publicado online em fevereiro no jornal Nano Letras . O artigo foi escrito por Mehta, estudante de doutorado Sunny Chugh e Chen.

Pesquisadores e a indústria estão tentando criar fios menores para aumentar a "densidade de empacotamento" dos componentes eletrônicos nos chips. Contudo, enquanto fios menores são necessários para aumentar o desempenho e a capacidade, reduzir o tamanho dos fios reduz a condutividade elétrica e térmica, o que pode causar superaquecimento e danos. O revestimento de grafeno evita que os fios de cobre oxidem, preservando a baixa resistência e reduzindo a quantidade de aquecimento.

"Se a superfície for coberta com óxido, muitas das propriedades elétricas e térmicas do cobre são perdidas, "Disse Mehta." Isso é muito importante porque você quer o máximo possível de corrente passando por esses fios para aumentar a velocidade, mas não podem receber muita corrente porque vão derreter. Mas se o cobre tiver boa condutividade elétrica e térmica, você pode empurrar mais corrente através dele. "

Os fios híbridos são promissores para telas transparentes e flexíveis porque podem ser usados ​​em números esparsos, mantendo a transparência, e eles são dobráveis.

"Os fios de cobre geralmente não são bons para esses monitores porque eles eventualmente oxidam e param de funcionar, "Mehta disse." Se você pode prevenir a oxidação, eles potencialmente se tornam um bom ajuste. "

Até agora tem sido difícil revestir nanofios de cobre com grafeno porque o processo requer a deposição de vapor químico a temperaturas de cerca de 1, 000 graus Celsius, que degrada filmes finos de cobre e fios de pequenas dimensões. Os pesquisadores desenvolveram um novo processo que pode ser realizado a cerca de 650 graus Celsius, preservando os pequenos fios intactos, usando um procedimento chamado deposição de vapor químico intensificada por plasma. Os fios foram testados em dois tamanhos de largura:180 nanômetros - ou mais de 500 vezes mais finos que um cabelo humano - e 280 nanômetros.