Några atomlager grafen (engelska graphene), för elektronik som är lätta att tillverka, uppvisar en kraftig värmeledande egenskap som kan öka värmeavledningen i elektronikprodukter.

Det finns en betydande upptäckt inom fysiken. Alexander Balandin's grupp, vid Riverside-universitet i Kalifornien, har  tillsammans med stöd från mätningar teoretiskt förklarat materialens möjlighet att avleda värme när man går från tredimensionellt, “bulkiga” material till tvådimensionella, atomlagertunna tunnfilmer såsom exempelvis grafen.

Värme är en oundviklig biprodukt i elektronisk utrustning. Elektroniska kretsar innehar många källor till värme, inklusive miljoner transistorer och interna förbindelser. På senare tid har allt fler större fläktar använts för att kyla ner kretsarna för att tillåta ökade prestanda hos kretsarna och som ger längre livslängd. Men när datorerna har blivit snabbare och mindre och portabla funkar inte längre ”big-fan”-lösningen, enligt Alexander Balandin och hans grupp som genomfört analysen.

– Nya inställningar till att hantera värme i elektronik innebär att inkludera material med överlägsna termiska egenskaper, såsom grafen, inne i kiselchip. Därtill, kommande tredimensionell elektronik, som använder vertikal integration i datorchip, behöver avge värme ännu mer, säger Balandin.

Kisel, det vanligaste elektroniska materialet, har goda elektroniska egenskaper men inte så goda termiska egenskaper, speciellt när de är strukturerade i en nanoskala, säger Balandin.
Enligt vad Balandins forskning visar har grafen utmärkta termiska egenskaper tillsammans med andra unika elektroniska karaktäristika.

– Grafen är ett av de hetaste materialen just nu, säger Balandin, som är ordförande i ”the Material Sciences and Engineering program. ”Alla talar om det, säger han”.

– Grafen är dock ingen ersättning för kisel, men kan bli ett komplement. Idag finns det inget tillförlitligt sätt att syntetisera stora kvantiteter grafen. Men framsteg görs och det kan bli möjligt inom ett år eller två, säger Balandin.

I början kommer grafen troligen att användas i nischade tillämpningar såsom termiska gränssnittsmaterial för chipförpackningar, eller transparanta elektroder för fotovoltaiska solceller. Men om fem år kan de användas tillsammans med kisel i datorchip som internkopplare för värmespridare. Det finns också tillämpningar med ultrasnabba transistorer för radiofrekvenskommunikation. Transistorer med lågt brus har redan visats upp i Balandin's labb.

Balandin har publicerat “ the Nature Materials tillsammans med två av sina gästforskare Suchismita Ghosh, som nu arbetar vid Intel Corporation, och Samia Subrina. Lau Wenzhong Bao, Denis L. Nika och Evghenii P. Pokatilov är gästforskare vid Balandin's lab som är stationerad vid ”the State University of Moldova”.

Filed under: Utländsk Teknik