Un team di scienziati del Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) ha scoperto che la conduzione elettrica nel grafene sulla scala temporale del picosecondo - un picosecondo è un millesimo di miliardesimo di secondo - è governata dalle stesse leggi di base che descrivono il proprietà termiche dei gas. Questo approccio termodinamico molto più semplice alla conduzione elettrica nel grafene consentirà a scienziati e ingegneri non solo di comprendere meglio ma anche di migliorare le prestazioni dei dispositivi nanoelettronici basati sul grafene.

I ricercatori hanno scoperto che l'energia delle correnti elettriche ultraveloci che passano attraverso il grafene viene convertita in modo molto efficiente in calore di elettroni, facendo in modo che gli elettroni del grafene si comportino proprio come un gas caldo. "Il calore è distribuito uniformemente su tutti gli elettroni. E l'aumento della temperatura elettronica, causato dalle correnti di passaggio, a sua volta ha un forte effetto sulla conduzione elettrica del grafene" spiega il professor Mischa Bonn, Direttore presso MPI-P. Lo studio, dal titolo "Immagine termodinamica del trasporto di carica ultraveloce nel grafene", è stato recentemente pubblicato su Comunicazioni sulla natura .

Il grafene - un singolo foglio di atomi di carbonio - è noto per essere un ottimo conduttore elettrico. Di conseguenza, il grafene trova una moltitudine di applicazioni nella moderna nanoelettronica. Si va da rivelatori altamente efficienti per comunicazioni ottiche e wireless a transistor che funzionano a velocità molto elevate. Una domanda in costante aumento di larghezza di banda per le telecomunicazioni richiede un funzionamento sempre più rapido dei dispositivi elettronici, spingendo i loro tempi di risposta per essere brevi come un picosecondo. "I risultati di questo studio contribuiranno a migliorare le prestazioni dei dispositivi nanoelettronici a base di grafene come i transistor ad altissima velocità e i fotorilevatori", afferma il professor Dmitry Turchinovich, che ha guidato la ricerca presso l'MPI-P. In particolare mostrano la strada per rompere la barriera della velocità di funzionamento dei terahertz - ovvero mille miliardi di oscillazioni al secondo - per i transistor al grafene.