Imematerjal grafeen suudab end ise jahutada

Üliõhukesest süsinikukihist transistoritel on võime enda temperatuuri madalamale viia.

Grafeen on üliõhuke, vaid ühest süsiniku aatomite kihist koosnev  materjal. See on tugev ning juhib hästi elektrit. Grafeenist on juba valmistud madala energiakuluga  kompaktseid ning paindlikke transistore. Illinoisi ülikooli uurijad täheldasid grafeentransistorite juures esinevat jahutusefekti, mis lubab elektroonika kuumenemise vastaseid tulevikulahendusi, kirjutab portaal novaator.ee.

Arvutikiipide kiirusele ja suurusele paneb piirid nendesamade kiipide poolt toodetava soojuse hulk. Kõik elektroonikaseadmed eraldavad soojust, kuna neis liikuvad elektronid põrkavad vastu seadmete materjali. Sel kombel toodetakse aukartustäratav kogus kuumust, mis nullib ära jahtumist põhjustavad termoelektrilised  nähtused. Ränikiipidega arvutites peab seepärast olema jahutussüsteem, mis omakorda muudab raali energiakulukamaks.

Tulevikus loodavad insenerid arvutites kasutada grafeenist kiipe. Need peaksid olema kiiremad kui ränist suguvennad ning kulutama vähem energiat. Soojuse tekkimine ja levimine grafeenis on seni jäänud selgusetuks, kuna tegemist on väga raskesti uuritava keskkonnaga.

Illinoisi uurijad kasutasid aatommikroskoobile lisatud temperatuuriandurit, et esmakordselt mõõta töötava grafeentransistori temperatuuri. Mõõtmised paljastasid üllatava seaduspärasuse – tuli välja, et sellistes kohtades, kus grafeen puutus kokku metallist ühendustega, jahtus grafeen kiiremini kui soojenes ning lõppkokkuvõttes transistori temperatuur langes.

"Räni ja paljude teiste materjalide puhul toimuvad samad protsessid kui grafeenis, kuid seal on soojenemine ülekaalus," selgitas ajakirjas Nature Nanotechnology ilmunud uuringu üks juhtidest, inseneriteaduse professor William King. "Grafeentransistorites oli meie mõõtmiste põhjal piirkondi, kus jahtumine ületas soojuse tekke. Sarnast nähtust pole grafeeni puhul varem täheldatud. Seda teadmist kasutades saame luua seadmeid, mis end ise jahutaksid."

Isejahutusvõime olemasolu muudab grafeeni elektroonikatööstuse jaoks veel ahvatlevamaks räni asendajaks. "Grafeenelektroonika on praegu veel lapsekingades, kuid meie eksperimendid näitavad, et seda materjali võiks hakata varsti laialdaselt kasutama, " lisas uuringus osalenud arvutitehnika professor Eric Pop.