(PhysOrg.com) -- "Suoni caldi" ha un significato per gli appassionati di musica e un altro per i fisici. Conta un team di ricercatori della Rice University tra questi ultimi, poiché hanno scoperto che le onde acustiche che viaggiano lungo i nastri di grafene potrebbero essere solo il biglietto per rimuovere il calore da dispositivi elettronici molto piccoli.

Un modello teorico del fisico di Rice Boris Yakobson e dei suoi studenti ha determinato che il grafene - un nido d'ape a strato singolo di atomi di carbonio e al centro di molte ricerche scientifiche ed elettroniche - può trasmettere energia termica in onde. Date le proprietà elastiche del grafene, le onde lunghe di tipo acustico sembrano funzionare meglio. Poiché le proprietà di dispersione del grafene sono basse, tali onde possono andare veloci e lontane, non ostruiti l'uno dall'altro o da imperfezioni del materiale.

non sentiresti mai niente, non importa quanto avvicini l'orecchio al nastro in nanoscala, ha detto Yakobson. Ma per i ricercatori, le implicazioni sono chiare come una campana.

"Su questa scala, il grafene è promettente per ragioni fondamentali, " disse Yakobson, un professore di Rice in ingegneria meccanica e scienza dei materiali e di chimica e parte di un programma recentemente nominato n. 1 al mondo per la qualità della sua ricerca sulla scienza dei materiali. "La velocità del suono è la velocità con cui l'energia può essere portata via, perché il calore viene trasportato, essenzialmente, attraverso le vibrazioni."

Yakobson e i suoi coautori, l'ex associato postdottorato Enrique Muñoz, ora assistente professore presso il Dipartimento di Matematica e Fisica dell'Università di Playa Ancha in Cile, e Jianxin Lu, uno studente laureato in riso, hanno pubblicato i loro risultati la scorsa settimana nell'edizione online della rivista Nano lettere.

Munoz, l'autore principale del documento, detto il "comportamento quasi balistico" dei fononi, particelle quantistiche considerate equivalenti del suono ai fotoni della luce, rende il materiale grafene 10 volte migliore del rame o dell'oro nella conduzione del calore.

Il trucco per rendere efficaci questi tubi di calore abilitati al grafene sarà capire dove va il calore quando arriva alla fine del nastro, un problema che Lu continua a studiare sia per i nanonastri che per i nanotubi. Senza un'interfaccia efficace, le onde di propagazione dei fononi si sarebbero semplicemente ripresentate.

"Hai bisogno di un altro mezzo, " ha detto Yakobson. "Ecco perché dico che questo è più un tubo di calore che un dissipatore di calore, perché all'estremità del grafene, hai bisogno di contatto con il fluido, in una fase gassosa o liquida, quindi questa energia d'onda può dissiparsi."

La densità di potenza della microelettronica attuale sarebbe, su scala macro, essere sufficiente per riscaldare una teiera fino all'ebollizione in pochi secondi. Quindi sta diventando sempre più importante rimuovere il calore dagli strumenti sensibili e rilasciarlo nell'aria in fretta.

"Abbiamo a che fare con una densità di calore molto elevata, forse un kilowatt per centimetro quadrato, " disse Yakobson. "Quando vuoi fare il barbecue, tale calore è molto utile. Ma in questo caso, praticamente faresti un barbecue sul tuo dispositivo."

Trovare un modo per gestire la trasmissione del calore lontano da dispositivi sempre più piccoli è fondamentale per sostenere la legge di Moore, che prevedeva con precisione (finora) che il numero di transistor che potevano essere collocati su un circuito integrato sarebbe raddoppiato circa ogni due anni.

"Un'altra interessante applicazione di questi nastri è nella costruzione di guide d'onda fononiche, " Ha aggiunto Muñoz. "I nastri di grafene potrebbero essere pezzi in un circuito su scala nanometrica in cui i fononi, al posto degli elettroni, servire come vettori di informazioni in una diversa architettura del computer."