p A miniaturização de eletrônicos colocou capacidade de computação de alta potência nas mãos de pessoas comuns, mas a redução contínua dos circuitos integrados está desafiando os engenheiros a encontrar novas maneiras de impedir o superaquecimento dos componentes. p Cientistas da Universidade da Califórnia, Irvine fez uma descoberta recentemente ao verificar uma nova configuração de material para facilitar o resfriamento. Em um estudo na revista Nanotecnologia , membros do Grupo de Pesquisa de Energia Nano Térmica da UCI destacam os atributos do silício holey, um wafer de chip de computador com minúsculos, orifícios gravados verticalmente que funcionam para transportar o calor para os locais desejados.

p "Descobrimos que o calor prefere viajar verticalmente, mas não lateralmente, através do silício furado, o que significa que o material pode efetivamente mover o calor de pontos quentes locais para sistemas de resfriamento on-chip na direção vertical, enquanto mantém o gradiente de temperatura necessário para junções termoelétricas na direção lateral, "disse o autor correspondente Jaeho Lee, Professor assistente de engenharia mecânica e aeroespacial da UCI.

p "Esta inovação pode ser potencialmente ideal para manter os dispositivos eletrônicos, como smartphones, resfriados durante a operação, "disse o autor principal Zongqing Ren, um estudante pesquisador de pós-graduação no NTERG.

p Ele disse que as simulações de laboratório demonstraram que a eficácia de resfriamento do silício holey é pelo menos 400 por cento melhor do que os calcogenetos, compostos comumente usados ​​em dispositivos de resfriamento termoelétricos.

p A pesquisa de silício furada do laboratório é uma continuação de um estudo publicado em Nature Communications no início de 2017 em que Lee, como autor principal, e seus colaboradores da UC Berkeley empregaram material de malha de silício em escala nanométrica para investigar propriedades de fônons, quasipartículas que fornecem aos cientistas uma visão sobre os mecanismos de transporte térmico.

p "Sabemos que os fônons podem apresentar comportamento tanto de onda quanto de partícula durante o transporte térmico, "Disse Lee." Usando malhas com diferentes tamanhos e espaçamentos de orifícios, fomos capazes de esclarecer mecanismos complexos de transporte térmico em nanoescala. "

p O conhecimento obtido no estudo anterior ajudou sua equipe a entender como é pequeno, estruturas em forma de pescoço criadas pelos orifícios gravados em silício furado causam retrodifusão de fônons, um efeito de partícula que leva a uma baixa condutividade térmica no plano. A alta condutividade térmica do plano cruzado foi causada por fônons de comprimento de onda longo que ajudam a afastar o calor.

p Lee disse que o problema de temperatura na eletrônica aumentou nos últimos anos, à medida que os projetistas de microchip parecem ter atingido um limite de tamanho. Com componentes maiores, os fabricantes podem usar dissipadores de calor, aletas e até mesmo ventiladores para canalizar o calor para longe do hardware crítico. Nos chips densamente compactados de hoje com bilhões de transistores em nanoescala - muitas vezes imprensados ​​em finos, produtos de consumo de bolso - não há espaço para essas tecnologias de resfriamento.

p Outras questões importantes são longevidade e confiabilidade. Os chips semicondutores estão sendo incorporados em muitos novos lugares - atuando como sensores e atuadores em carros e eletrodomésticos e como nós ao longo da Internet das coisas. Espera-se que esses dispositivos funcionem continuamente por anos e até décadas. A exposição prolongada ao calor pode causar a falha dessa infraestrutura.

p "Por um lado, a nanotecnologia abriu um novo mundo de possibilidades, mas por outro lado, criou uma série de desafios, "Disse Lee." É importante continuarmos a desenvolver uma melhor compreensão dos fundamentos do transporte térmico e encontrar maneiras de controlar a transferência de calor em nanoescala. "