Un nuevo récord supera la conductividad térmica de grafeno

Al cambiar la composición química de grafeno, los físicos han logrado duplicar la conductividad térmica de este material, que ya tenía el récord en esta materia.
Consta de una sola capa de átomos de carbono dispuestos en un panal de abejas, el grafeno es un material de estudio desde la década de 2000 a sus propiedades físicas extraordinarias : de hecho es un excelente conductor de electricidad, sino también el mejor conductor térmico se conoce hoy en día. Esto no impidió que un equipo de físicos estadounidenses y chinos para duplicar su conductividad térmica cambiando sutilmente su composición química. En 2008, una parte de ese equipo, dirigido por el estadounidense Alexander Balandin de la Universidad de California Riverside, había medido ya la conductividad térmica del grafeno . En 5300 vatios por metro por kelvin, a temperatura ambiente, este material bate todos los récords en esta área. A temperatura equivalente, que aplasta como el cobre, sin embargo, buen conductor térmico de 400 vatios por metro por kelvin. Los físicos han tratado de determinar si se podría mejorar esta propiedad. Llegaron a una nueva forma de grafeno, los isótopos conocidos. En la naturaleza, existen dos formas estables de isótopos de carbono, que difieren sólo por el número de neutrones en sus núcleos: carbono 12 y carbono 13. Uno es ultra-mayoría y representa el 98,9% del total. El segundo representa sólo el 1,1% del total. Se está utilizando el gas metano, depositado en capas ultrafinas, los físicos han hecho de grafeno se compone de un 99,9% de carbono isotópico de carbono 12 y 13 del 0,1%. Esta sustitución de un 13% de carbono por el carbono-12 tiene consecuencias notables sobre las propiedades térmicas del material. La conductividad térmica del isótopo grafeno efecto es casi el doble que en su forma natural. En cuanto a las propiedades eléctricas y mecánicas, que siguen siendo los mismos. Por qué la diferencia? Entre las hipótesis propuestas, el grafeno isótopo tendría más calor a través de su masa (es notablemente más ligero) y su estructura atómica significativamente diferentes. En un sólido, la conductividad térmica depende de los modos de fonones de vibración de los átomos juntos. Al cambiar la estructura atómica del grafeno, entonces estaría a favor de algunos fonones, lo que aumentaría el transporte de calor dentro de la red de átomos de carbono. » Esta experiencia cambia nuestra comprensión de cómo la conductividad térmica «, dice Clemente Faugeras, el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético en Grenoble. » Entendemos mejor ahora cómo algunos fenómenos microscópicos, mediante una modificación de la masa atómica, tiene consecuencias en la conducción de calor macroscópico. Esto abre nuevas perspectivas para el estudio de los fenómenos térmicos en otros materiales o unidimensional «, continúa. Además de estos avances fundamentales, el equipo de Alexander Balandin prevé que este nuevo tipo de grafeno puede para la electrónica, o en la fabricación de electrodos transparentes integrados en células solares fotovoltaicas.

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