Un equipo de científicos del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros (MPI-P) descubrió que la conducción eléctrica en el grafeno en la escala de tiempo de un picosegundo (un picosegundo es una milésima de una mil millonésima de segundo) se rige por las mismas leyes básicas que describen la propiedades térmicas de los gases. Este enfoque termodinámico mucho más simple de la conducción eléctrica en el grafeno permitirá a los científicos e ingenieros no solo comprender mejor, sino también mejorar el rendimiento de los dispositivos nanoelectrónicos basados ​​en grafeno.

Los investigadores encontraron que la energía de las corrientes eléctricas ultrarrápidas que pasan a través del grafeno se convierte de manera muy eficiente en calor de electrones. haciendo que los electrones de grafeno se comporten como un gas caliente. "El calor se distribuye uniformemente entre todos los electrones. Y el aumento de la temperatura electrónica, causado por las corrientes que pasan, a su vez, tiene un fuerte efecto sobre la conducción eléctrica del grafeno ", explica el profesor Mischa Bonn, Director del MPI-P. El estudio, titulado "Imagen termodinámica del transporte de carga ultrarrápido en grafeno", ha sido publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza .

Se sabe que el grafeno, una sola hoja de átomos de carbono, es un muy buen conductor eléctrico. Como resultado, el grafeno encuentra una multitud de aplicaciones en la nanoelectrónica moderna. Van desde detectores de alta eficiencia para comunicaciones ópticas e inalámbricas hasta transistores que operan a velocidades muy altas. Una demanda en constante aumento de ancho de banda de telecomunicaciones requiere una operación cada vez más rápida de los dispositivos electrónicos, presionando sus tiempos de respuesta para que sean tan cortos como un picosegundo. "Los resultados de este estudio ayudarán a mejorar el rendimiento de los dispositivos nanoelectrónicos basados ​​en grafeno, como los transistores y fotodetectores de ultra alta velocidad", dice el profesor Dmitry Turchinovich, quien dirigió la investigación en el MPI-P. En particular, muestran el camino para romper la barrera de la velocidad de operación de los terahercios, es decir, mil miles de millones de oscilaciones por segundo, para los transistores de grafeno.