p Dispositivos eletrônicos muitas vezes desenvolvem "pontos quentes" que podem se tornar prejudiciais ao desempenho. Muitas pesquisas se concentraram no desenvolvimento de métodos para resfriar o sistema, ou, melhor ainda, converter o excesso de calor em eletricidade, explorando o efeito termoelétrico - onde um gradiente térmico induz o movimento de portadores de carga. Contudo, tentativas anteriores de construir geradores em nível de chip falharam porque os materiais incorporados não eram compatíveis com a tecnologia usada para construir circuitos integrados, tais como semicondutores de óxido de metal complementar (CMOS). p Navab Singh e colegas de trabalho do A * STAR Institute of Microelectronics e da National University of Singapore1 criaram agora um gerador termoelétrico em nanoescala (TEG) usando matrizes de nanofios de silício. Silício, que é compatível com os materiais de base no CMOS, tinha sido descontado anteriormente devido ao seu fraco desempenho como um gerador em massa, mas provou ser muito mais eficaz em nanoescala.

p “Os nanofios de silício têm propriedades termoelétricas muito melhores do que o material original, porque eles têm condutividade térmica muito mais baixa, ”Singh explica. “Além disso, equipamentos de última geração já estão disponíveis para processamento de silício. Portanto, se refrigeradores termoelétricos e coletores de energia podem ser fabricados usando nanofios de silício, eles podem ser de baixo custo, escalável, dispositivos de alto rendimento ”.

p Os pesquisadores construíram seu TEG conectando duas placas de metal diferentes usando pernas verticais feitas de grupos alternados de nanofios de silício do tipo n, em que o excesso de elétrons carrega a carga, e nanofios do tipo p, em que os portadores de carga são "buracos" causados ​​por elétrons ausentes (ver imagem). De acordo com Singh, o maior desafio foi conectar os nanofios às placas de metal para permitir um contato de baixa resistividade e fornecer o desempenho termoelétrico ideal. Para fazer isso, eles adaptaram técnicas estabelecidas de fabricação de CMOS. “No entanto, a alta resistência de contato nas pontas dos fios continua sendo um problema e nosso projeto precisa de mais melhorias, ”Diz Singh.

p Como gerador elétrico, um TEG pode ser usado para "autoalimentar" uma seção de um circuito eletrônico. “Além disso, eles podem ser usados ​​para gerar energia e complementar baterias na maioria dos sistemas de alto fluxo de calor, como automóveis, lasers semicondutores e fotodetectores, ”Sugere Singh. Eles também podem fornecer um eficiente, sistema de resfriamento de baixo custo para remoção de pontos quentes.

p Singh acredita que os TEGs em nanoescala também podem ser usados ​​na ciência médica para alimentar implantes no corpo humano:“Um gerador de energia termoelétrica nanofio se encaixa perfeitamente. Eles podem ser dimensionados para o tamanho apropriado e, uma vez que não possuem peças móveis, eles são confiáveis ​​e podem durar toda a vida do paciente. A energia poderia então ser extraída usando o gradiente de temperatura entre o corpo e o ambiente. ”