Une équipe de scientifiques du Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) a découvert que la conduction électrique dans le graphène à l'échelle de la picoseconde - une picoseconde étant un millième d'un milliardième de seconde - est régie par les mêmes lois fondamentales qui décrivent le propriétés thermiques des gaz. Cette approche thermodynamique beaucoup plus simple de la conduction électrique dans le graphène permettra aux scientifiques et aux ingénieurs non seulement de mieux comprendre, mais aussi d'améliorer les performances des dispositifs nanoélectroniques à base de graphène.

Les chercheurs ont découvert que l'énergie des courants électriques ultrarapides traversant le graphène est très efficacement convertie en chaleur électronique, faire en sorte que les électrons du graphène se comportent comme un gaz chaud. "La chaleur est répartie uniformément sur tous les électrons. Et l'augmentation de la température électronique, causés par les courants de passage, a à son tour un effet important sur la conduction électrique du graphène" explique le professeur Mischa Bonn, Directeur au MPI-P. L'étude, intitulé « Image thermodynamique du transport de charge ultrarapide dans le graphène », a récemment été publié dans Communication Nature .

Le graphène - une seule feuille d'atomes de carbone - est connu pour être un très bon conducteur électrique. Par conséquent, Le graphène trouve une multitude d'applications dans la nanoélectronique moderne. Ils vont des détecteurs très efficaces pour les communications optiques et sans fil aux transistors fonctionnant à des vitesses très élevées. Une demande sans cesse croissante de bande passante de télécommunication nécessite un fonctionnement toujours plus rapide des appareils électroniques, poussant leurs temps de réponse à être aussi courts qu'une picoseconde. « Les résultats de cette étude contribueront à améliorer les performances des dispositifs nanoélectroniques à base de graphène tels que les transistors à ultra-haute vitesse et les photodétecteurs », déclare le professeur Dmitry Turchinovich, qui a dirigé les recherches au MPI-P. Ils montrent notamment la voie pour franchir la barrière de la vitesse de fonctionnement en térahertz - c'est-à-dire mille milliards d'oscillations par seconde - pour les transistors au graphène.