A Max Planck Intézet polimerkutatási részlegének szakértői és a Szingapúri Állami Egyetem munkatársai a korunk csodaanyagának titulált grafén újabb meglepő tulajdonságát fedezték fel: kiderült, hogy az anyag hővezetési képessége függ az vizsgált mintadarab nagyságától. Ez azt jelenti, hogy a szénatomok hexagonális hálózatából felépülő matériára nem igaz az eddig minden más anyag esetében érvényesülni látszó Fourier-törvény.
A Davide Donadio vezette kutatócsoport először számítógépes szimulációkkal jósolta meg a grafén ezen különös tulajdonságát, majd kísérletekkel is igazolni tudták a meglepő eredményeket. Felismertük, hogy mikrométeres méretekben a grafén hővezetése nem fele meg a Fourier-törvényben megfogalmazottaknak, mondja Donadio, aki szerint ez azt jelenti, hogy az anyag hővezető képességével kapcsolatos minden korábbi kísérlet felülvizsgálatra és átértelmezésre szorul.
Joseph Fourier 1822-ben fogalmazta meg szilárd testekre vonatkozó hővezetési törvényét, amelynek értelmében a hővezetési tényező egy anyagi állandó, és mint ilyen független attól, hogy a mekkora vagy milyen formájú mintáról van szó. A grafén esetében azonban ez nem igaz: a számítógépes modellek és a kísérletek tanúsága szerint a szénatomokból álló kétdimenziós lapok hővezetési tényezője ezek méretével együtt logaritmikusan növekszik, legalábbis amíg a mikrométeres mérettartományban maradunk.
A grafén számtalan szokatlan jellemzővel bír, így alapjában nem meglepő, hogy újabb érdekességre derült fény viselkedésével kapcsolatban. Egy kémiailag nagyon stabil, flexibilis, rendkívüli szakítószilárdságú anyagról van szó, amely mindezek mellett nagyon könnyű is. A hővezetés kapcsán észlelt különleges viselkedés Donadio elmondása szerint az anyag kétdimenziós voltának és a benne található merev kémiai kötéseknek köszönhető, mely utóbbiak biztosítják, hogy a hő keltette vibrációk minimális szóródás mellett terjedjenek tovább.
Ennek eredményeként a grafén még az eddig feltételezettnél is hatékonyabban vezeti a hőt, ami nagyon fontos lehet a mikro- és nanoelektronikában való alkalmazásánál. Ilyen kis méretekben ugyanis a termelődő hő óriási problémát jelent, amelyre a grafén most felfedezett tulajdonsága kiváló megoldást kínál.
