Ett team av forskare vid Max Planck Institute for Polymer Research (MPI -P) upptäckte att elektrisk ledning i grafen på tidpunkten för picosekunder - en picosekund som är en tusendels av en miljarddels sekund - styrs av samma grundlagar som beskriver termiska egenskaper hos gaser. Detta mycket enklare termodynamiska tillvägagångssätt för elektrisk ledning i grafen gör det möjligt för forskare och ingenjörer att inte bara bättre förstå utan också förbättra prestandan hos grafenbaserade nanoelektroniska enheter.

Forskarna fann att energin i ultrasnabba elektriska strömmar som passerar genom grafen omvandlas mycket effektivt till elektronvärme, att få grafenelektroner att bete sig precis som en het gas. "Värmen fördelas jämnt över alla elektroner. Och höjningen av elektronisk temperatur, orsakad av de övergående strömmarna, har i sin tur en stark effekt på den elektriska ledningen av grafen "förklarar professor Mischa Bonn, Direktör på MPI-P. Studien, med titeln "Termodynamisk bild av ultrasnabb laddningstransport i grafen", har nyligen publicerats i Naturkommunikation .

Grafen - ett enda ark kolatomer - är känt för att vara en mycket bra elektrisk ledare. Som ett resultat, grafen hittar en mängd tillämpningar inom modern nanoelektronik. De sträcker sig från mycket effektiva detektorer för optisk och trådlös kommunikation till transistorer som arbetar med mycket höga hastigheter. En ständigt ökande efterfrågan på telekommunikationsbandbredd kräver en allt snabbare drift av elektroniska enheter, att driva deras svarstider till att vara så korta som en picosekund. "Resultaten av denna studie kommer att bidra till att förbättra prestanda för grafenbaserade nanoelektroniska enheter som ultrahöghastighetstransistorer och fotodetektorer" säger professor Dmitry Turchinovich, som ledde forskningen vid MPI-P. I synnerhet visar de vägen för att bryta terahertz -driftshastighetsbarriären - dvs tusen miljarder oscillationer per sekund - för grafentransistorer.