Le professeur Alexander Balandin et une équipe de chercheurs de l'UC Riverside, dont Chun Ning Lau, professeur agrégé de physique, ont franchi une nouvelle étape vers une nouvelle technologie qui pourrait empêcher les ordinateurs portables et autres appareils électroniques de surchauffer.

Balandine, professeur de génie électrique au Bourns College of Engineering, a montré expérimentalement en 2008 que le graphène, un cristal de carbone d'un seul atome d'épaisseur récemment découvert, est un conducteur de chaleur puissant. Le problème pour les applications pratiques était qu'il est difficile de produire de grandes, couches atomiques uniques de haute qualité du matériau.

Maintenant, dans un article publié dans Matériaux naturels , Balandin et ses collègues ont découvert que plusieurs couches de graphène, qui sont plus faciles à faire, conserver les fortes propriétés conductrices de la chaleur.

C'est aussi une découverte importante en physique fondamentale. le groupe de Balandin, en plus des mesures, expliqué théoriquement comment la capacité des matériaux à conduire la chaleur évolue lorsque l'on passe des matériaux massifs tridimensionnels conventionnels à des films atomiquement minces bidimensionnels, comme le graphène.

Les résultats publiés dans Matériaux naturels peut avoir d'importantes applications pratiques dans l'élimination de l'audition dissipée des appareils électroniques.

La chaleur est un sous-produit inévitable lors de l'utilisation d'appareils électroniques. Les circuits électroniques contiennent de nombreuses sources de chaleur, y compris des millions de transistors et le câblage d'interconnexion. Autrefois, des ventilateurs de plus en plus gros ont été utilisés pour garder les puces informatiques au frais, ce qui améliore les performances et prolonge leur durée de vie. Cependant, à mesure que les ordinateurs sont devenus plus rapides et que les gadgets sont devenus plus petits et plus portables, la solution des grands ventilateurs ne fonctionne plus.

Les nouvelles approches de gestion de la chaleur dans l'électronique comprennent l'incorporation de matériaux aux propriétés thermiques supérieures, comme le graphène, dans des puces informatiques en silicium. En outre, électronique tridimensionnelle proposée, qui utilisent l'intégration verticale de puces informatiques, dépendrait encore plus de l'évacuation de la chaleur, dit Balandin.

Silicium, le matériel électronique le plus courant, a de bonnes propriétés électroniques mais pas si bonnes propriétés thermiques, en particulier lorsqu'il est structuré à l'échelle nanométrique, dit Balandin. Comme le montrent les recherches de Balandin, le graphène a d'excellentes propriétés thermiques en plus de caractéristiques électroniques uniques.

"Le graphène est l'un des matériaux les plus chauds en ce moment, " dit Balandin, qui est également président du programme Sciences et génie des matériaux. "Tout le monde en parle."

Le graphène ne remplace pas le silicium, mais, à la place pourrait être utilisé en conjonction avec du silicium, dit Balandin. À ce point, il n'existe aucun moyen fiable de synthétiser de grandes quantités de graphène. Cependant, des progrès sont réalisés et cela pourrait être possible dans un an ou deux, dit Balandin.

Initialement, le graphène serait probablement utilisé dans certaines applications de niche telles que les matériaux d'interface thermique pour l'emballage de puces ou les électrodes transparentes dans les cellules solaires photovoltaïques, dit Balandin. Mais, dans cinq ans, il a dit, il pourrait être utilisé avec du silicium dans les puces informatiques, par exemple comme câblage d'interconnexion ou dissipateurs de chaleur. Il peut également trouver des applications dans les transistors ultra-rapides pour les communications radiofréquence. Des transistors au graphène à faible bruit ont déjà été démontrés dans le laboratoire de Balandin.

Balandin a publié le Matériaux naturels papier avec deux de ses étudiants diplômés Suchismita Ghosh, qui est maintenant chez Intel Corporation, et Samia Subrina, Lau. un de ses étudiants diplômés, Wenzhong Bao, et Denis L. Nika et Evghenii P. Pokatilov, visitant des chercheurs du laboratoire de Balandin qui sont basés à l'Université d'État de Moldavie.