Grafen łamie prawa fizyki

Grafen - dwuwymiarowy materiał składający się z pojedynczej warstwy atomów węgla - już okrzyknięty został materiałem przyszłości, a im dokładniej go badamy tym coraz bardziej nas on zadziwia. Najnowsze badania naukowców z Max Planck Institute for Polymer Research w Moguncji i National University of Singapore wskazują, że łamie on jedno z podstawowych praw fizyki.

Grafen - dwuwymiarowy materiał składający się z pojedynczej warstwy atomów węgla - już okrzyknięty został materiałem przyszłości, a im dokładniej go badamy tym coraz bardziej nas on zadziwia. Najnowsze badania naukowców z Max Planck Institute for Polymer Research w Moguncji i National University of Singapore wskazują, że łamie on jedno z podstawowych praw fizyki.

Francuski matematyk i fizyk Jean Baptiste Joseph Fourier już w 1822 roku wydał dzieło zatytułowane Théorie analytique de la chaleur, w którym opisał on swoje obserwacje dotyczące rozchodzenia się ciepła w ciałach stałych i sformułował tam regułę znaną dziś jako prawo Fouriera mówiące, że gęstość przewodzonego strumienia ciepła jest wprost proporcjonalna do gradientu temperatury.

Prawo to da się zastosować do wszystkich materiałów - ich współczynnik przewodnictwa cieplnego jest wartością stałą niezależną od ich rozmiaru czy kształtu. A przynajmniej tak było do tej pory.

Symulacje komputerowe i eksperymenty przeprowadzone przez niemieckich i singapurskich badaczy wykazały, że przewodnictwo cieplne grafenu zwiększa się logarytmicznie wraz z rozmiarem próbek materiału - im są one dłuższe tym więcej ciepła potrafią przenieść na każdej jednostce długości. Nie wiadomo na razie czy grafen zachowuje tę właściwość w skali makro - jednak nawet wyłącznie w skali mikro jest to ogromny przełom.

To kolejna fantastyczna własność grafenu, która w praktyce oznaczać może przełom w elektronice gdzie właśnie ciepło jest jednym z głównych "hamulców". Materiał oferujący praktycznie nieskończone przewodnictwo cieplne może posłużyć do stworzenia idealnego chłodzenia pozwalając na stworzenie jeszcze mniejszych i jeszcze bardziej wydajnych elementów elektronicznych, a także elektroniki, która w ogóle nie będzie się grzała.

Źródło: Max Planck Institute for Polymer Research