Il professor Alexander Balandin e un team di ricercatori della UC Riverside, tra cui Chun Ning Lau, professore associato di fisica, hanno compiuto un altro passo verso una nuova tecnologia che potrebbe impedire il surriscaldamento di laptop e altri dispositivi elettronici.

Balandi, un professore di ingegneria elettrica al Bourns College of Engineering, dimostrato sperimentalmente nel 2008 che il grafene, un cristallo di carbonio dello spessore di un singolo atomo scoperto di recente, è un forte conduttore di calore. Il problema per le applicazioni pratiche era che è difficile produrre grandi, strati atomici singoli di alta qualità del materiale.

Ora, in un articolo pubblicato su Materiali della natura , Balandin e collaboratori hanno scoperto che più strati di grafene, che sono più facili da realizzare, mantengono le forti proprietà di conduzione del calore.

Questa è anche una scoperta significativa nella fisica fondamentale. Il gruppo di Balandin, oltre alle misurazioni, spiegato teoricamente come la capacità dei materiali di condurre il calore si evolve quando si passa da materiali sfusi tridimensionali convenzionali a film atomicamente sottili bidimensionali, come il grafene.

I risultati pubblicati in Materiali della natura possono avere importanti applicazioni pratiche nella rimozione dell'udito dissipato dai dispositivi elettronici.

Il calore è un sottoprodotto inevitabile quando si utilizzano dispositivi elettronici. I circuiti elettronici contengono molte fonti di calore, inclusi milioni di transistor e cablaggi di interconnessione. Nel passato, ventole sempre più grandi sono state utilizzate per mantenere freschi i chip dei computer, che ha migliorato le prestazioni e ne ha allungato la durata. Però, poiché i computer sono diventati più veloci e i gadget sono diventati più piccoli e più portatili, la soluzione per i grandi fan non funziona più.

I nuovi approcci alla gestione del calore nell'elettronica includono l'incorporazione di materiali con proprietà termiche superiori, come il grafene, in chip di computer al silicio. Inoltre, elettronica tridimensionale proposta, che utilizzano l'integrazione verticale di chip per computer, dipenderebbe ancora di più dalla rimozione del calore, ha detto Balandin.

Silicio, il materiale elettronico più comune, ha buone proprietà elettroniche ma non così buone proprietà termiche, in particolare se strutturato su scala nanometrica, ha detto Balandin. Come mostra la ricerca di Balandin, il grafene ha eccellenti proprietà termiche oltre a caratteristiche elettroniche uniche.

"Il grafene è uno dei materiali più in voga in questo momento, "disse Balandin, che è anche presidente del programma di scienze dei materiali e ingegneria. "Tutti ne parlano".

Il grafene non sostituisce il silicio, ma, invece potrebbe essere usato in combinazione con il silicio, ha detto Balandin. A questo punto, non esiste un modo affidabile per sintetizzare grandi quantità di grafene. Però, si stanno facendo progressi e potrebbe essere possibile in un anno o due, ha detto Balandin.

Inizialmente, il grafene verrebbe probabilmente utilizzato in alcune applicazioni di nicchia come i materiali di interfaccia termica per l'imballaggio dei chip o gli elettrodi trasparenti nelle celle solari fotovoltaiche, ha detto Balandin. Ma, tra cinque anni, Egli ha detto, potrebbe essere utilizzato con il silicio nei chip dei computer, ad esempio come cavi di interconnessione o diffusori di calore. Può anche trovare applicazioni in transistor ultraveloci per comunicazioni a radiofrequenza. I transistor al grafene a basso rumore sono già stati dimostrati nel laboratorio di Balandin.

Balandin ha pubblicato il Materiali della natura carta con due dei suoi studenti laureati Suchismita Ghosh, chi è ora in Intel Corporation, e Samia Subrina, Lau. uno dei suoi studenti laureati, Wenzhong Bao, e Denis L. Nika e Evghenii P. Pokatilov, visitando i ricercatori nel laboratorio di Balandin che hanno sede presso l'Università statale della Moldova.