p Superfícies irregulares com grafeno ajudariam a dissipar o calor em dispositivos microeletrônicos de próxima geração, de acordo com cientistas da Rice University. p Seus estudos teóricos mostram que o aprimoramento da interface entre os semicondutores de nitreto de gálio e os dissipadores de calor de diamante permitiria que os fônons - quasipartículas de som que também carregam calor - se dispersassem com mais eficiência. Dissipadores de calor são usados ​​para transportar o calor para longe de dispositivos eletrônicos.

p Modelos de computador de arroz substituíram a interface plana entre os materiais por um padrão nanoestruturado e adicionaram uma camada de grafeno, a forma de carbono com a espessura de um átomo, como uma forma de melhorar drasticamente a transferência de calor, disse o cientista de materiais do arroz Rouzbeh Shahsavari.

p O novo trabalho de Shahsavari, O estudante de graduação e principal autor do arroz, Lei Tao, e o pesquisador de pós-doutorado Sreeprasad Sreenivasan apareceram este mês no jornal American Chemical Society Materiais e interfaces aplicados ACS .

p Não importa o tamanho, dispositivos eletrônicos precisam dispersar o calor que produzem, Shahsavari disse. "Com a tendência atual de aumentos constantes na potência e miniaturização dos dispositivos, o gerenciamento de calor eficiente tornou-se um sério problema de confiabilidade e desempenho, "disse ele." Muitas vezes, os materiais individuais em dispositivos híbridos nano e microeletrônicos funcionam bem, mas a interface de diferentes materiais é o gargalo para a difusão de calor. "

p O nitreto de gálio se tornou um forte candidato para uso em alta potência, aplicações de alta temperatura, como fontes de alimentação ininterruptas, motores, conversores solares e veículos híbridos, ele disse. O diamante é um excelente dissipador de calor, mas sua interface atômica com o nitreto de gálio é difícil para os fônons atravessarem.

p Os pesquisadores simularam 48 padrões de grade distintos com pilares de grafeno quadrados ou redondos e os ajustaram para combinar as frequências de vibração dos fônons entre os materiais. Afundar um padrão denso de pequenos quadrados no diamante mostrou uma diminuição dramática na resistência do limite térmico de até 80 por cento. Uma camada de grafeno entre os materiais reduziu ainda mais a resistência em 33 por cento.

p Ajustando o comprimento do pilar, Tamanho, forma, hierarquia, densidade e ordem serão importantes, Lei disse.

p "Com os avanços atuais e emergentes na nanofabricação, como a nanolitografia, agora é possível ir além das interfaces convencionais da plaina e criar interfaces estrategicamente padronizadas revestidas com nanomateriais para aumentar significativamente o transporte de calor, "Shahsavari disse." Nossa estratégia é favorável a vários outros materiais híbridos e fornece novas percepções para superar o gargalo de resistência do limite térmico. "

p Shahsavari é professor assistente de engenharia civil e ambiental e de ciência dos materiais e nanoengenharia.

p Os pesquisadores usaram o supercomputador Blue Gene e o supercomputador DAVinCI apoiado pela National Science Foundation, que são administrados pelo Center for Research Computing de Rice e adquiridos em parceria com o Ken Kennedy Institute for Information Technology de Rice.