(PhysOrg.com) -- "Sons chauds" a un sens pour les fans de musique et un autre pour les physiciens. Compter une équipe de chercheurs de l'Université Rice parmi ces derniers, car ils ont découvert que les ondes acoustiques voyageant le long de rubans de graphène pourraient être la solution idéale pour éliminer la chaleur de très petits appareils électroniques.

Un modèle théorique du physicien de Rice Boris Yakobson et de ses étudiants a déterminé que le graphène - un nid d'abeilles monocouche d'atomes de carbone et au centre de nombreuses recherches en science des matériaux et en électronique - peut transmettre de l'énergie thermique par ondes. Compte tenu des propriétés élastiques du graphène, les ondes longues de type acoustique semblent fonctionner le mieux. Parce que les propriétés de diffusion du graphène sont faibles, de telles vagues peuvent aller vite et loin, non obstrués les uns par les autres ou par des imperfections dans le matériau.

Tu n'entendrais jamais rien, peu importe à quel point vous placez votre oreille contre le ruban nanométrique, dit Yakobson. Mais aux chercheurs, les implications sont claires comme une cloche.

"À cette échelle, le graphène est prometteur pour des raisons fondamentales, " dit Yakobson, un professeur Rice en génie mécanique et science des matériaux et en chimie et faisant partie d'un programme récemment nommé n ° 1 mondial pour la qualité de ses recherches en science des matériaux. "La vitesse du son est la vitesse à laquelle l'énergie peut être emportée, parce que la chaleur est transportée, essentiellement, par les vibrations."

Yakobson et ses co-auteurs, ancien associé postdoctoral Enrique Muñoz, aujourd'hui professeur assistant au Département de mathématiques et de physique de l'Université de Playa Ancha au Chili, et Jianxin Lu, un étudiant diplômé de Rice, ont publié leurs résultats la semaine dernière dans l'édition en ligne de la revue Nano lettres.

Muñoz, l'auteur principal de l'article, dit le "comportement presque balistique" des phonons, les particules quantiques considérées comme l'équivalent du son des photons de la lumière, rend le matériau de graphène 10 fois meilleur que le cuivre ou l'or pour conduire la chaleur.

L'astuce pour rendre efficaces de tels caloducs au graphène sera de déterminer où va la chaleur lorsqu'elle arrive au bout du ruban, un problème que Lu continue d'étudier pour les nanorubans et les nanotubes. Sans une interface efficace, les ondes de propagation des phonons rebondiraient simplement.

"Vous avez besoin d'un autre support, " a déclaré Yakobson. " C'est pourquoi je dis qu'il s'agit plus d'un caloduc que d'un dissipateur de chaleur, car au bout du graphène, vous avez besoin d'un contact avec un fluide, en phase gazeuse ou liquide, donc cette énergie ondulatoire peut se dissiper."

La densité de puissance de la microélectronique actuelle serait, à l'échelle macro, être suffisant pour chauffer une théière à ébullition en quelques secondes. Il devient donc de plus en plus important d'évacuer la chaleur des instruments sensibles et de la libérer rapidement dans l'air.

"Nous avons affaire à une densité de chaleur très élevée - peut-être un kilowatt par centimètre carré, " dit Yakobson. " Quand tu veux faire un barbecue, une telle chaleur est très utile. Mais dans ce cas, vous feriez essentiellement griller votre appareil. "

Trouver un moyen de gérer la transmission de la chaleur à partir d'appareils de plus en plus petits est essentiel pour maintenir la loi de Moore, qui a prédit avec précision (jusqu'à présent) que le nombre de transistors pouvant être placés sur un circuit intégré doublerait environ tous les deux ans.

"Une autre application intéressante de ces rubans est la construction de guides d'ondes à phonons, " a ajouté Muñoz. " Les rubans de graphène pourraient être des morceaux d'un circuit à l'échelle nanométrique où les phonons, au lieu d'électrons, servir de supports d'information dans une architecture informatique différente."