Senza limite il potere del grafene di condurre calore

Il grafene sfida le leggi fondamentali della conduzione del calore. La scoperta, riportata da pochi giorni da “Nature Communications”, riveste una grande importanza soprattutto per tutto il settore della micro-elettronica e della nano-elettronica.

Le leggi fondamentali della fisica non funzionano con il grafene. Almeno per quanto riguarda la legge di conduzione del calore, riguardo alla quale Joseph Fourier, il celebre fisico e matematico francese, aveva postulato che la propagazione del calore è una proprietà intrinseca ad ogni materiale.

Conducibilità termica variabile con la dimensione

Ma gli scienziati del Max Planck Institute for Polymer Research di Mainz (Germania) e della National University di Singapore hanno scoperto che la conducibilità termica del grafene cambia a seconda delle dimensioni del campione.

Come afferma Davide Donadio, ricercatore di origine italiana e capo del gruppo di ricerca, “abbiamo riconosciuto meccanismi di trasferimento di calore che in realtà contraddicono la legge di Fourier su scala micrometrica. Ora tutte le precedenti misure sperimentali di conduttività termica del grafene devono essere reinterpretate. Lo stesso concetto di conducibilità termica come una proprietà intrinseca non vale per il grafene, almeno per campioni grandi diversi micrometri “.

Il grafene, uno strato bidimensionale di atomi di carbonio, è stato scoperto quasi per caso nel 2004 da Andrej Gejm e Konstantin Novoselov. Non rispetta le leggi fisiche della propagazione del calore nei solidi, ma la sua conducibilità termica aumenta logaritmicamente in funzione delle dimensioni del campione di materiale.

In altre parole, più è lungo il campione di grafene e maggiore calore trasferisce per unità di lunghezza.

Il sogno di ogni nano-ingegnere

Questa straordinaria proprietà si aggiunge alle altre già conosciute di questo materiale delle meraviglie: flessibile, cento volte più resistente dell’acciaio, molto leggero e ottimo conduttore.

Considerando che nella micro e nano elettronica il calore è uno dei fattori più limitanti per la miniaturizzazione e l’efficienza dei circuiti, è facile immaginare l’enorme potenziale dell’illimitata conducibilità termica per questo tipo di applicazioni.

Il sogno di ogni ingegnere elettronico si potrebbe presto avverare!

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