A longevidade dos dispositivos eletrônicos é testada de várias maneiras, à medida que suportam os rigores do uso diário. Mesmo quando são tratados com o máximo cuidado, eles ainda têm um grande desafio a superar - a remoção de calor.

Para aliviar este problema, A Professora Assistente de ECE Junxia "Lucy" Shi e sua equipe de pesquisadores no Laboratório de materiais e dispositivos semicondutores avançados na UIC estão se concentrando no uso de um novo método para resfriar hotspots em eletrônica e capturar o calor desperdiçado para usar para alimentar os dispositivos. A nova técnica também tem o potencial de expandir a longevidade dos componentes eletrônicos.

Os resultados de sua pesquisa foram publicados recentemente em revistas de prestígio Relatórios Científicos e Materiais de revisão física .

Dispositivos eletrônicos estão ficando miniaturizados, e produzem muito calor quando carregam correntes. Se o calor não for extraído do dispositivo, isso irá reduzir a vida útil operacional. As técnicas de resfriamento atuais só são eficientes quando o calor está próximo à superfície. Dentro de um chip existem locais chamados "pontos de acesso, "que são áreas de altas temperaturas localizadas.

"Isso deve ser evitado, caso contrário, eles criam falhas ", disse Shi." Nossos aplicativos-alvo são sensores de calor, conversores de energia, etc. Queremos ser capazes de medir o calor gerado nos dispositivos, se desejado, ou melhor ainda, extraia esse calor e converta em eletricidade. "

"O que estamos tentando fazer aqui é usar a propriedade intrínseca do material em conjunto com as técnicas modernas de resfriamento térmico de estado sólido para tirar mais calor do dispositivo, "disse o pesquisador de pós-doutorado Parijat Sengupta, que está trabalhando sob a direção de Shi. "Estamos analisando o arranjo interno dos elétrons, como eles realizam o movimento dentro do cristal, e como o movimento dá origem a um certo tipo de campo magnético, que não é aplicado de fora. É como ter um campo magnético interno e isso cria uma avenida adicional para tirar mais calor do dispositivo. "

Os pesquisadores teoricamente quantificaram quanto calor pode ser conduzido, e eles descobriram que muito calor é produzido, e a energia pode ser colhida.

"Você conduz a corrente através de um dispositivo - então você está aplicando voltagem - e por sua vez está recebendo calor, que geralmente vai para o lixo. Estamos tentando usar esse calor de várias maneiras, "disse Shi.

"O calor pode ser utilizado acionando um gerador de energia térmica, onde o calor produz eletricidade novamente, "disse Sengupta." Além disso, podemos usar o calor para conduzir as correntes de rotação, 'que é o atributo interno do elétron. "

"Impulsionado pela motivação para fazer a coleta de energia, escolhemos um material onde o impulso extra pode ser obtido do arranjo interno de átomos e elétrons do material e ver quais são as configurações experimentais ideais que podemos procurar para maximizar o fluxo de calor, "acrescentou Sengupta.

Os pesquisadores estão usando geradores de energia térmica do ponto de vista da aplicação por causa do calor que pode extrair e acionar outro gerador. Existem dois efeitos chamados de efeito Seebeck e efeito Peltier, que estão em jogo na pesquisa.

"Se eu direcionar calor através deste material, isso criará um gradiente de temperatura e isso dará origem a uma voltagem que você pode usar para outra coisa. Esse é o objetivo principal em mente, "disse Sengupta." A segunda é a corrente de rotação. Introduzimos o spin dos elétrons em nosso trabalho. É isso que torna esta pesquisa interessante. "
Saiba mais sobre a professora Shi e sua pesquisa no Laboratório de Dispositivos e Materiais Semicondutores Avançados.