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  • El sonido podría salvar circuitos:los investigadores teorizan que las ondas acústicas pueden enfriar la microelectrónica

    (PhysOrg.com) - "Sonidos calientes" tiene un significado para los fanáticos de la música y otro para los físicos. Cuente un equipo de investigadores de la Universidad de Rice entre estos últimos, ya que han descubierto que las ondas acústicas que viajan a lo largo de cintas de grafeno podrían ser el boleto para eliminar el calor de dispositivos electrónicos muy pequeños.

    Un modelo teórico del físico de Rice Boris Yakobson y sus estudiantes ha determinado que el grafeno, un panal de átomos de carbono de una sola capa y el foco de gran parte de la ciencia de los materiales y la investigación electrónica, puede transmitir energía térmica en ondas. Dadas las propiedades elásticas del grafeno, las ondas largas de tipo acústico parecen funcionar mejor. Debido a que las propiedades de dispersión del grafeno son bajas, tales olas pueden ir rápido y lejos, sin obstáculos entre sí o por imperfecciones en el material.

    Nunca oirías nada no importa qué tan cerca pongas tu oído de la cinta a nanoescala, Dijo Yakobson. Pero para los investigadores, las implicaciones son claras como una campana.

    "En esta escala, el grafeno es prometedor por razones fundamentales, "dijo Yakobson, un profesor de Rice en ingeniería mecánica y ciencia de materiales y de química y parte de un programa recientemente nombrado No. 1 en el mundo por la calidad de su investigación en ciencia de materiales. "La velocidad del sonido es la velocidad con la que se puede llevar la energía, porque el calor se transporta, esencialmente, a través de vibraciones ".

    Yakobson y sus coautores, ex asociado postdoctoral Enrique Muñoz, ahora es profesor asistente en el Departamento de Matemáticas y Física de la Universidad de Playa Ancha en Chile, y Jianxin Lu, un estudiante graduado de Rice, publicaron sus resultados la semana pasada en la edición en línea de la revista Nano Letras.

    Muñoz, el autor principal del artículo, dijo el "comportamiento casi balístico" de los fonones, partículas cuánticas consideradas equivalentes al sonido a los fotones de la luz, hace que el material de grafeno sea 10 veces mejor que el cobre o el oro para conducir el calor.

    El truco para hacer efectivos estos tubos de calor habilitados con grafeno será averiguar a dónde va el calor cuando llega al final de la cinta. un problema que Lu continúa estudiando tanto para nanocintas como para nanotubos. Sin una interfaz eficaz, las ondas de propagación de fonones simplemente rebotarían.

    "Necesitas otro medio, "Dijo Yakobson." Por eso digo que esto es más una tubería de calor que un disipador de calor, porque en el otro extremo del grafeno, necesitas contacto con fluido, en fase gaseosa o líquida, para que esta energía de las olas se pueda disipar ".

    La densidad de potencia de la microelectrónica actual sería, a escala macro, será suficiente para calentar una tetera a ebullición en segundos. Por lo tanto, es cada vez más importante eliminar el calor de los instrumentos sensibles y liberarlo al aire rápidamente.

    "Estamos lidiando con una densidad de calor muy alta, tal vez un kilovatio por centímetro cuadrado, "Dijo Yakobson." Cuando quieras hacer una barbacoa, tal calor es muy útil. Pero en este caso, básicamente asarías tu dispositivo ".

    Encontrar una manera de lidiar con la transmisión de calor lejos de dispositivos cada vez más pequeños es fundamental para mantener la Ley de Moore, que predijo con precisión (hasta ahora) que la cantidad de transistores que podrían colocarse en un circuito integrado se duplicaría aproximadamente cada dos años.

    "Otra aplicación interesante de estas cintas es la construcción de guías de ondas fonónicas, ", Agregó Muñoz." Las cintas de grafeno podrían ser piezas en un circuito a nanoescala donde los fonones, en lugar de electrones, sirven como portadores de información en una arquitectura informática diferente ".


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