Un nuovo processo per rivestire i nanofili di rame con grafene - uno strato ultrasottile di carbonio - riduce la resistenza e il riscaldamento, suggerendo potenziali applicazioni in chip per computer e display flessibili.

"I nanofili di rame altamente conduttivi sono essenziali per il trasferimento efficiente dei dati e la conduzione del calore in molte applicazioni come chip semiconduttori ad alte prestazioni e display trasparenti, " ha detto il dottorando Ruchit Mehta, lavorando con Zhihong Chen, professore associato di ingegneria elettrica e informatica alla Purdue University.

Ora, i ricercatori hanno sviluppato una tecnica per incapsulare i fili con grafene e hanno dimostrato che i fili ibridi sono in grado di trasmettere dati il ​​15% più velocemente riducendo la temperatura di picco del 27% rispetto ai nanofili di rame non rivestiti.

"Questa è una prova convincente per una migliore velocità e gestione termica adattando la tecnologia ibrida rame-grafene nei futuri chip di silicio e applicazioni elettroniche flessibili, " Egli ha detto.

I risultati sono dettagliati in un documento di ricerca pubblicato online a febbraio sulla rivista Nano lettere . Il documento è stato scritto da Mehta, studente di dottorato Sunny Chugh e Chen.

I ricercatori e l'industria stanno cercando di creare fili più piccoli per aumentare la "densità di imballaggio" dei componenti elettronici nei chip. Però, mentre sono necessari cavi più piccoli per aumentare le prestazioni e la capacità, ridimensionare le dimensioni dei fili riduce la conduttività elettrica e termica, che può causare surriscaldamento e danni. Il rivestimento in grafene impedisce l'ossidazione dei fili di rame, preservando la bassa resistenza e riducendo la quantità di riscaldamento.

"Se la superficie è ricoperta di ossido, molte delle proprietà conduttive elettriche e termiche del rame vengono perse, " Ha detto Mehta. "Questo è molto importante perché vuoi quanta più corrente possibile che passi attraverso questi fili per aumentare la velocità, ma non possono prendere troppa corrente perché si scioglieranno. Ma se il rame ha una buona conduttività elettrica e termica, puoi far passare più corrente attraverso di esso".

I cavi ibridi sono promettenti per display trasparenti e flessibili perché potrebbero essere utilizzati in numero sparso, mantenendo la trasparenza, e sono pieghevoli.

"I fili di rame di solito non vanno bene per questi display perché alla fine si ossidano e smettono di funzionare, " disse Mehta. "Se puoi prevenire l'ossidazione, potenzialmente diventano una buona misura."

Fino ad ora è stato difficile rivestire i nanofili di rame con grafene perché il processo richiede la deposizione chimica da vapore a temperature di circa 1, 000 gradi Celsius, che degrada i film sottili di rame e i fili di piccole dimensioni. I ricercatori hanno sviluppato un nuovo processo che può essere eseguito a circa 650 gradi Celsius, conservando intatti i fili piccoli, utilizzando una procedura chiamata deposizione chimica da vapore potenziata dal plasma. I cavi sono stati testati in due dimensioni di larghezza:180 nanometri - o più di 500 volte più sottili di un capello umano - e 280 nanometri.