p (Phys.org) —Como smartphones, tablets e outros aparelhos tornam-se menores e mais sofisticados, o calor que geram durante o uso aumenta. Este é um problema crescente porque pode fazer com que os componentes eletrônicos dentro dos aparelhos falhem. p A sabedoria convencional sugere que a solução é manter as entranhas desses aparelhos frias.

p Mas um novo artigo de pesquisa da Universidade de Buffalo sugere o oposto:isto é, para tornar laptops e outros dispositivos eletrônicos portáteis mais robustos, mais calor pode ser a resposta.

p "Descobrimos que é possível proteger os dispositivos nanoeletrônicos do calor que eles geram de uma forma que preserva o funcionamento desses dispositivos, "disse Jonathan Bird, Professor de engenharia elétrica da UB. "Esperamos que isso nos permita continuar desenvolvendo smartphones mais poderosos, tablets e outros dispositivos sem sofrer um colapso fundamental em sua operação devido ao superaquecimento. "

p O papel, "Formação de uma sub-banda protegida para condução em contatos de pontos quânticos sob polarização extrema, "foi publicado em 19 de janeiro na revista Nature Nanotechnology .

p Bird é o co-autor principal junto com Jong Han, Professor associado de física da UB. Autores colaboradores são Jebum Lee e Jungwoo Song, ambos ganharam recentemente PhDs na UB; Shiran Xiao, Candidato a doutorado na UB; e John L. Reno, Centro de Nanotecnologias Integradas dos Laboratórios Nacionais Sandia.

p O calor em dispositivos eletrônicos é gerado pelo movimento de elétrons através de transistores, resistores e outros elementos de uma rede elétrica. Dependendo da rede, há uma variedade de maneiras, como ventiladores e dissipadores de calor, para evitar o superaquecimento dos circuitos.

p Mas, à medida que mais circuitos integrados e transistores são adicionados aos dispositivos para aumentar seu poder de computação, está se tornando mais difícil manter esses elementos frios. A maioria dos centros de pesquisa no desenvolvimento de materiais avançados que são capazes de resistir ao ambiente extremo dentro de smartphones, laptops e outros dispositivos.

p Embora os materiais avançados mostrem um enorme potencial, a pesquisa do UB sugere que ainda pode haver espaço dentro do paradigma existente de dispositivos eletrônicos para continuar a desenvolver computadores mais poderosos.

p Para alcançar suas descobertas, os pesquisadores fabricaram dispositivos semicondutores em nanoescala em um cristal de arsenieto de gálio de última geração fornecido ao UB por Reno de Sandia. Os pesquisadores então submeteram o chip a uma grande voltagem, espremer uma corrente elétrica através dos nanocondutores. Esse, por sua vez, aumentou a quantidade de calor que circula pelo nanotransistor do chip.

p Mas em vez de degradar o dispositivo, o nanotransistor transformou-se espontaneamente em um estado quântico que foi protegido do efeito do aquecimento e forneceu um canal robusto de corrente elétrica. Para ajudar a explicar, Bird fez uma analogia com as Cataratas do Niágara.

p "A água, ou energia, vem de uma fonte; nesse caso, os Grandes Lagos. É canalizado para um ponto estreito (o Rio Niágara) e, por fim, flui sobre as Cataratas do Niágara. No fundo da cachoeira é dissipada energia. Mas ao contrário da cachoeira, esta energia dissipada recircula por todo o chip e muda a forma como o calor afeta, ou neste caso não afeta, a operação da rede. "

p Embora esse comportamento possa parecer incomum, especialmente conceituando-o em termos de água fluindo sobre uma cachoeira, é o resultado direto da natureza mecânica quântica da eletrônica quando vista em nanoescala. A corrente é composta de elétrons que se organizam espontaneamente para formar um filamento condutor estreito através do nanocondutor. É esse filamento que é tão robusto contra os efeitos do aquecimento.

p "Na verdade, não estamos eliminando o calor, mas conseguimos impedir que afetasse a rede elétrica. De certa forma, esta é uma otimização do paradigma atual, "disse Han, quem desenvolveu os modelos teóricos que explicam os resultados.