Uno de los mayores problemas en el diseño de componentes electrónicos es eliminar el exceso de calor. Ahora, Los investigadores de A * STAR han encontrado una forma sencilla de variar el flujo de calor en el grafeno, un avance que mejorará los intentos de hacer un buen uso del calor superfluo en la electrónica.

Grafeno un material bidimensional que consiste en una hoja de carbono de un átomo de espesor, tiene una conductividad térmica extraordinariamente alta. Liu Xiangjun del Instituto A * STAR de Computación de Alto Rendimiento y sus colaboradores han desarrollado una forma de disminuir la conductividad térmica del grafeno. permitiendo desviar el exceso de calor hacia componentes que pueden disiparlo o incluso convertirlo en electricidad.

Las simulaciones del equipo mostraron que sujetar grafeno entre otras dos hojas de grafeno, con solo una presión moderada, reducir la conductividad térmica en un tercio. Agregar más abrazaderas y variar la presión permite ajustar el flujo de calor, creando un 'modulador térmico', similar a los componentes eléctricos como las resistencias variables que controlan el flujo de electricidad.

Otra ventaja es que la sujeción no daña permanentemente el grafeno. Los enfoques populares para cambiar las propiedades térmicas del grafeno incluyen el dopaje o la introducción de defectos en su estructura, que cambian el material de forma permanente. El enfoque del equipo A * STAR, sin embargo, ofrece una ganancia considerable. "No cambia la estructura del cristal y es completamente reversible; si se elimina la presión, el grafeno vuelve a su estado original, "explica Liu.

El diseño del equipo se desarrolló utilizando dinámica molecular para simular el movimiento de fonones, el equivalente térmico de los fotones del electromagnetismo. Descubrieron que los fonones se estaban dispersando porque la fuerza mecánica estaba cambiando los niveles de energía de los fonones y provocando un desajuste con los niveles de energía en el grafeno no sujeto.

Liu se sorprendió especialmente al descubrir que los límites del área sujetada tenían el mayor cambio de nivel de energía y, por lo tanto, dominaban la dispersión. y el efecto fue menos significativo en el centro de las abrazaderas. "No esperábamos eso, ", Dijo Liu." Hemos revelado algunos principios fundamentales que rigen el transporte térmico ".

Para crear más límites, el equipo cambió su simulación de una sola área sujeta a múltiples áreas más pequeñas y descubrió que la conductividad térmica de hecho se redujo drásticamente.

Liu advierte que el efecto se basa en la naturaleza bidimensional del grafeno y no funcionará en materiales a granel. "La gente está cada vez más interesada en construir circuitos integrados tridimensionales que necesitan materiales bidimensionales. Creo que nuestro enfoque puede ser parte de estos sistemas, " él dijo.