پژوهشگران آمریکایی و چینی موفق شدند گرافن را به‌صورتی مهندسی کنند که هدایت الکتریکی آن افزایش یابد. با این کار دامنه کاربرد گرافن گسترش می‌یابد. یکی از موارد استفاده از این گرافن مهندسی شده، به‌کارگیری آن در سیستم‌های خنک کننده در قطعات الکترونیکی است.

محققان دانشگاه کالیفرنیا، دانشگاه تگزاس و دانشگاه زیامن در چین نشان دادند که خواص گرمایی گرافنی که از نظر ایزوتوپی مهندسی شده، با گرافن معمولی تفاوت بسیاری دارد. نتایج این تحقیق که به رهبری رودنی رادولف انجام شده، در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Thermal conductivity of isotopically modified graphene در نشریه Nature Materials به چاپ رسیده است.

نتایج این تحقیق موجب می‌شود تا گرافن یک گام برای استفاده به‌عنوان عایق حرارت نزدیک‌تر شود. در نتیجه می‌توان از گرافن در حوزه‌های مختلف از الکترونیک گرفته تا پیل‌های خورشیدی استفاده کرد.

رودنی رادولف می‌گوید اهمیت یافته‌های این تحقیق در آن است که می‌توان خواص هدایت گرمایی گرافن خالص را بهبود داد بدون این که خواص دیگر آن نظیر خواص الکتریکی، نوری و فیزیکی آن تغییر کند گرافنی که از نظر ایزوتوپی خالص است، می‌تواند در حوزه‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرد و از طرفی هزینه تولید را نیز تحت کنترل درآورد. رودنی رادولف می‌افزاید، نتایج آزمایشگاهی مربوط به هدایت گرمایی در گرافن مهندسی شده برای توسعه نظریه هدایت گرمایی در گرافن و دیگر بلورهای دو بعدی، بسیار مهم است.

در این پروژه از روش رامان اپتوگرمایی استفاده شده است، در این روش هدایت گرمایی اندازه‌گیری می‌شود که در توسط بالاندین ارائه شده است. بالاندین و گروه تحقیقاتی‌اش در سال 2008 ثابت کردند که گرافن یک رسانای گرمایی بسیار عالی است. آنها اولین نظریه مربوط به هدایت گرمایی را برای گرافن و بلورهای دو بعدی مرتبط با آن ارائه کردند.

این تحقیق که در نشریه Nature Materials به چاپ رسیده نشان می‌دهد هدایت الکتریکی گرافنی که از نظر ایزوتوپی مهندسی شده، بسیار بیشتر از گرافن طبیعی است. مواد کربنی طبیعی معمولا از دو نوع ایزوتوپ تشکیل می‌شوند: ایزوتوپ 12 با فراوانی 99 درصد و ایزوتوپ 13 با یک درصد فراوانی. تفاوت میان ایزوتوپ‌ها جرم اتمی آنها است که موجب می شود خواص دینامیک شبکه آن اصلاح شده و روی خواص گرمایی نیز تاثیر گذار است. اهمیت این تحقیق به‌دلیل نیاز مبرم به هدایت گرمایی بالا مشخص می‌شود. زدایش گرمایی یک موضوع بسیار مهم در توسعه صنعت الکترونیک محسوب می‌شود. نیاز به دفع گرما با کوچکتر شدن ادوات الکترونیکی بیشتر می‌شود. این تحقیق می‌تواند برای طراحی نسل جدیدی از ادوات الکترونیکی مفید باشد.


منبع: ستاد توسعه فناوری نانو