De nouveaux matériaux pourraient mettre fin aux problèmes de surchauffe des appareils électroniques
Les chercheurs du Centre de recherche en sciences avancées de l’Université de la Ville de New York (CUNY ASRC) ont récemment publié une étude révolutionnaire dans la revue Nature qui présente une méthode plus efficace pour exciter les ondes infrarouges à longue onde et les ondes térahertz. Cette avancée offre un nouvel espoir pour résoudre les problèmes de surchauffe des appareils électroniques. Cette technologie innovante repose sur l’utilisation de deux matériaux clés — le graphène et le nitrure de bore hexagonal (hBN) — pour exciter et contrôler efficacement les phonon-polaritons, un type spécial d’onde électromagnétique.
Graphène et nitrure de bore hexagonal : les matériaux clés
Le graphène, une couche de carbone d’une épaisseur d’un atome, est réputé pour son exceptionnelle conductivité électrique et sa haute mobilité électronique. Dans cette étude, le graphène est ingénieusement intercalé entre deux couches de nitrure de bore hexagonal, créant une hétérostructure hautement ordonnée. Le nitrure de bore hexagonal est un isolant cristallin hexagonal connu pour son excellente conductivité thermique et ses propriétés isolantes électriques. Sa structure cristalline complète celle du graphène, améliorant la mobilité électronique globale au sein du système.
La combinaison unique de ces matériaux réside dans la manière dont le nitrure de bore hexagonal encapsule le graphène, le protégeant des perturbations environnementales externes tout en augmentant davantage la mobilité électronique au sein de la couche de graphène. Cette haute mobilité permet aux électrons d’accélérer plus rapidement sous l’influence d’un courant électrique, facilitant des interactions efficaces avec les phonon-polaritons hyperboliques (HPhPs) au sein du hBN. Ces interactions non seulement augmentent l’efficacité d’excitation des phonon-polaritons mais permettent également à ces ondes électromagnétiques spéciales de concentrer l’énergie infrarouge à longue onde dans des régions de l’échelle nanométrique, réalisant ainsi une gestion thermique hautement efficace.
Les résultats expérimentaux ont démontré qu’appliquer un champ électrique de seulement 1 V/µm était suffisant pour exciter significativement l’électroluminescence des HPhPs. Cette découverte surmonte les limitations précédentes qui dépendaient de lasers infrarouges moyens ou térahertz coûteux pour l’excitation, rendant l’application pratique des phonon-polaritons plus rentable et efficace. Cette avancée technologique améliore non seulement les applications potentielles des phonon-polaritons dans la gestion thermique et les technologies infrarouges, mais elle pose également une base solide pour le développement de capteurs moléculaires de nouvelle génération.
Conclusion et perspectives futures
L’effet synergique du graphène et du nitrure de bore hexagonal dans cette recherche souligne le rôle pivot que jouent les matériaux avancés dans la résolution des défis de gestion thermique des appareils électroniques modernes. À mesure que cette technologie continue d’être optimisée et diffusée, les futurs appareils électroniques devraient devenir plus compacts, efficaces et économes en énergie, favorisant l’avancement des technologies à haute efficacité énergétique et compactes, et redéfinissant les performances et le champ d’application des appareils électroniques modernes.
Stanford Advanced Materials (SAM) fournit du graphène et du nitrure de bore hexagonal de haute qualité.
