En ny process för att belägga nanotrådar av koppar med grafen - ett ultratunt lager av kol - sänker motstånd och uppvärmning, föreslår potentiella applikationer i datorchips och flexibla skärmar.

"Högledande koppar-nanotrådar är avgörande för effektiv dataöverföring och värmeledning i många applikationer som högpresterande halvledarchips och transparenta displayer, " sa doktoranden Ruchit Mehta, arbetar med Zhihong Chen, docent i el- och datateknik vid Purdue University.

Nu, forskare har utvecklat en teknik för att kapsla in ledningarna med grafen och har visat att hybridtrådarna klarar av 15 procent snabbare dataöverföring samtidigt som de sänker topptemperaturen med 27 procent jämfört med obelagda kopparnanotrådar.

"Detta är övertygande bevis för förbättrad hastighet och termisk hantering genom att anpassa koppar-grafen-hybridteknologin i framtida kiselchips och flexibla elektroniska applikationer, " han sa.

Resultaten beskrivs i en forskningsartikel som publicerades online i februari i tidskriften Nanobokstäver . Tidningen skrevs av Mehta, doktorand Sunny Chugh och Chen.

Forskare och industri försöker skapa mindre trådar för att öka "packningstätheten" för elektroniska komponenter i chips. Dock, medan mindre kablar behövs för att öka prestanda och kapacitet, att minska storleken på ledningarna minskar elektrisk och värmeledningsförmåga, vilket kan leda till överhettning och skador. Grafenbeläggningen hindrar koppartrådarna från att oxidera, bevara lågt motstånd och minska värmemängden.

"Om ytan är täckt med oxid går många av de elektriska och värmeledande egenskaperna hos koppar förlorade, "Sade Mehta." Det här är mycket viktigt eftersom du vill att så mycket ström som möjligt går igenom dessa ledningar för att öka hastigheten, men de kan inte ta för mycket ström eftersom de kommer att smälta. Men om kopparn har bra elektrisk och termisk ledningsförmåga kan du trycka mer ström genom den."

Hybridkablarna är lovande för transparenta och flexibla skärmar eftersom de skulle kunna användas i sparsamt antal, upprätthålla transparens, och de är böjbara.

"Koppartrådar är vanligtvis inte bra för dessa skärmar eftersom de så småningom oxiderar och slutar fungera, "Sa Mehta." Om du kan förhindra oxidationen, de kan potentiellt passa bra."

Fram till nu har det varit svårt att belägga kopparnanotrådar med grafen eftersom processen kräver kemisk ångavsättning vid temperaturer på cirka 1, 000 grader Celsius, som bryter ned koppartunna filmer och små trådar. Forskarna har utvecklat en ny process som kan utföras vid cirka 650 grader Celsius, bevara de små trådarna intakta, med hjälp av ett förfarande som kallas plasmaförstärkt kemisk ångavsättning. Trådar testades i två breddstorlekar:180 nanometer - eller mer än 500 gånger tunnare än ett människohår - och 280 nanometer.