p Um modelo teórico que explica como os fluxos de calor do grafeno podem ajudar a melhorar o design de dispositivos em nanoescala, dizem cientistas A * STAR. p O grafeno é um cristal de carbono bidimensional com apenas um átomo de espessura. Tão forte, material eletricamente condutor está sendo investigado para uma vasta gama de aplicações, incluindo dispositivos eletrônicos onde o grafeno é colocado sobre um substrato como a sílica. Usar o grafeno desta forma pode criar dispositivos que são muito mais compactos do que os componentes eletrônicos convencionais, mas o tamanho pequeno tem um custo - a corrente elétrica fluindo pelo grafeno pode gerar muito calor residual. Se este calor não for dissipado no substrato, pode afetar o desempenho e a longevidade de um dispositivo.

p Zhun-Yong Ong e colegas do Instituto A * STAR de Computação de Alto Desempenho desenvolveram o primeiro modelo teórico que prevê com precisão a taxa de dissipação de calor. Seu estudo explorou a ideia de que as vibrações na estrutura do cristal, chamados fônons, carregam a maior parte deste calor através da fronteira, e a flexão da folha de grafeno afeta como esses fônons se comportam.

p Os pesquisadores usaram sua teoria para calcular a dissipação de calor do grafeno, e um material bidimensional relacionado chamado dissulfeto de molibdênio, em dois tipos de substrato de sílica, em temperaturas de -268 a mais de 120 graus Celsius.

p Na forma mais típica de sílica, um metro quadrado de grafeno transfere 34,6 megawatts de energia térmica para cada grau de aumento de temperatura (34,6 MWK ^-1 m ^-2 ) Quando uma segunda camada de sílica é colocada no topo da folha de grafeno, melhora drasticamente a transferência de calor para o substrato abaixo, a 105 MWK ^-1 m ^-2 . Os pesquisadores viram uma tendência semelhante no dissulfeto de molibdênio, e sugerir que a camada superior muda a forma como a rede de grafeno vibra. Isso torna mais fácil para as vibrações de baixa frequência viajarem para o substrato, carregando energia térmica com eles.

p "A transferência de calor mais eficiente é uma vantagem para a prevenção do superaquecimento na nanoeletrônica, "diz Ong." Por outro lado, aquecimento localizado às vezes é necessário para aplicações como dispositivos de memória de mudança de fase, e, portanto, a rápida difusão de calor pode ser considerada indesejável. "

p A teoria pode ajudar a ajustar as interações entre o grafeno e outros materiais, diz Ong:"Esse entendimento pode nos permitir otimizar a estrutura e os materiais no projeto de dispositivos 2D em nanoescala, para uma dissipação de calor mais eficiente. "

p Ong recentemente estendeu a teoria para explicar a dissipação de calor de cristais 2D mais complexos, e continua a refinar o modelo.