El profesor Alexander Balandin y un equipo de investigadores de UC Riverside, incluyendo a Chun Ning Lau, un profesor asociado de física, han dado un paso más hacia una nueva tecnología que podría evitar que las computadoras portátiles y otros dispositivos electrónicos se sobrecalienten.

Balandin, profesor de ingeniería eléctrica en el Bourns College of Engineering, demostró experimentalmente en 2008 que el grafeno, un cristal de carbono de un solo átomo de espesor descubierto recientemente, es un fuerte conductor de calor. El problema para las aplicaciones prácticas es que es difícil producir grandes Capas atómicas individuales de alta calidad del material.

Ahora, en un artículo publicado en Materiales de la naturaleza , Balandin y sus colaboradores encontraron que múltiples capas de grafeno, que son más fáciles de hacer, Conservan las fuertes propiedades conductoras de calor.

Ese también es un descubrimiento significativo en física fundamental. El grupo de Balandin, además de las medidas, explicó teóricamente cómo la capacidad de los materiales para conducir el calor evoluciona cuando se pasa de materiales a granel tridimensionales convencionales a películas bidimensionales atómicamente delgadas, como el grafeno.

Los resultados publicados en Materiales de la naturaleza puede tener importantes aplicaciones prácticas en la eliminación de audición disipada de dispositivos electrónicos.

El calor es un subproducto inevitable cuando se utilizan dispositivos electrónicos. Los circuitos electrónicos contienen muchas fuentes de calor, incluidos millones de transistores y cableado de interconexión. En el pasado, Se han utilizado ventiladores cada vez más grandes para mantener fríos los chips de computadora, que mejoró el rendimiento y extendió su vida útil. Sin embargo, A medida que las computadoras se han vuelto más rápidas y los dispositivos se han vuelto más pequeños y más portátiles, la solución de ventilador grande ya no funciona.

Los nuevos enfoques para gestionar el calor en la electrónica incluyen la incorporación de materiales con propiedades térmicas superiores, como el grafeno, en chips de computadora de silicio. Además, propuesta de electrónica tridimensional, que utilizan la integración vertical de chips de computadora, dependería aún más de la eliminación del calor, Dijo Balandin.

Silicio, el material electrónico más común, tiene buenas propiedades electrónicas pero no tan buenas propiedades térmicas, particularmente cuando se estructura a escala nanométrica, Dijo Balandin. Como muestra la investigación de Balandin, el grafeno tiene excelentes propiedades térmicas además de características electrónicas únicas.

"El grafeno es uno de los materiales más populares en este momento, "dijo Balandin, quien también es presidente del programa de Ciencias de los Materiales e Ingeniería. "Todo el mundo está hablando de eso".

El grafeno no reemplaza al silicio, pero, en su lugar, podría usarse junto con silicio, Dijo Balandin. En este punto, no existe una forma confiable de sintetizar grandes cantidades de grafeno. Sin embargo, se está logrando un progreso y podría ser posible en uno o dos años, Dijo Balandin.

Inicialmente, Es probable que el grafeno se utilice en algunas aplicaciones específicas, como materiales de interfaz térmica para el empaquetado de chips o electrodos transparentes en células solares fotovoltaicas. Dijo Balandin. Pero, en cinco años, él dijo, podría usarse con silicio en chips de computadora, por ejemplo, como cableado de interconexión o esparcidores de calor. También puede encontrar aplicaciones en transistores ultrarrápidos para comunicaciones por radiofrecuencia. Los transistores de grafeno de bajo ruido ya se han demostrado en el laboratorio de Balandin.

Balandin publicó el Materiales de la naturaleza papel con dos de sus estudiantes de posgrado, Suchismita Ghosh, que ahora está en Intel Corporation, y Samia Subrina, Lau. uno de sus estudiantes de posgrado, Wenzhong Bao, y Denis L. Nika y Evghenii P. Pokatilov, Investigadores asistentes en el laboratorio de Balandin que se encuentran en la Universidad Estatal de Moldavia.