(PhysOrg.com) - "Heta ljud" har en betydelse för musikfans och en annan för fysiker. Räkna ett team av forskare vid Rice University bland de senare, eftersom de har upptäckt att akustiska vågor som reser längs band av grafen kan vara bara biljetten för att ta bort värme från mycket små elektroniska enheter.
En teoretisk modell av risfysikern Boris Yakobson och hans elever har bestämt grafen - en enlagers bikaka av kolatomer och fokus för mycket materialvetenskap och elektronikforskning - kan överföra värmeenergi i vågor. Med tanke på grafens elastiska egenskaper, långa vågor av det akustiska slaget verkar fungera bäst. Eftersom spridningsegenskaperna hos grafen är låga, sådana vågor kan gå snabbt och långt, hindras av varandra eller av brister i materialet.
Du skulle aldrig höra någonting, oavsett hur nära du lägger örat på nanoskala -bandet, Sa Yakobson. Men till forskarna, konsekvenserna är tydliga som en klocka.
"På den här skalan, grafen har löfte av grundläggande skäl, "sa Yakobson, en risprofessor i maskinteknik och materialvetenskap och kemi och en del av ett program som nyligen heter nummer 1 i världen för kvaliteten på dess materialvetenskapliga forskning. "Ljudets hastighet är den hastighet med vilken energi kan transporteras bort, eftersom värme transporteras, väsentligen, genom vibrationer. "
Yakobson och hans medförfattare, tidigare postdoktor Enrique Muñoz, nu biträdande professor vid institutionen för matematik och fysik vid University of Playa Ancha i Chile, och Jianxin Lu, en doktorand i ris, publicerade sina resultat förra veckan i tidningen online Nano bokstäver.
Muñoz, tidningens huvudförfattare, sade "nästan ballistiskt beteende" av fononer, kvantpartiklar som anses vara ljudets ekvivalenter med ljusets fotoner, gör grafenmaterialet 10 gånger bättre än koppar eller guld vid ledning av värme.
Tricket för att göra sådana grafenaktiverade värmerör effektiva kommer att vara att ta reda på var värmen går när det kommer till slutet av bandet, en fråga Lu fortsätter att studera för både nanoribbon och nanorör. Utan ett effektivt gränssnitt, de spridande vågorna av fononer skulle helt enkelt studsa tillbaka.
"Du behöver ett annat medium, "Sa Yakobson." Det är därför jag säger att det här är mer ett värmerör än ett kylfläns, för längst ut i grafen, du behöver kontakt med vätska, i en gas- eller vätskefas, så denna vågenergi kan försvinna. "
Strömtätheten för nuvarande mikroelektronik skulle, på en makroskala, räcka för att värma en tekanna till kokning på några sekunder. Så det blir allt viktigare att ta bort värme från känsliga instrument och släppa ut det i luften bråttom.
"Vi har att göra med en mycket hög värmetäthet - kanske en kilowatt per centimeter kvadrat, "Sa Yakobson." När du vill grilla, sådan värme är mycket användbar. Men i det här fallet, du skulle i princip grilla din enhet. "
Att hitta ett sätt att hantera överföring av värme från allt mindre enheter är avgörande för att upprätthålla Moores lag, som exakt förutspådde (hittills) att antalet transistorer som kan placeras på en integrerad krets skulle fördubblas ungefär vartannat år.
"En annan intressant tillämpning av dessa band är i konstruktionen av telefonvågledare, "Muñoz tillagd." Grafenband kan vara bitar i en nanoskala krets där fononer, istället för elektroner, fungera som informationsbärare i en annan datorarkitektur. "
