La longevidad de los dispositivos electrónicos se prueba de muchas formas, ya que soportan los rigores del uso diario. Incluso cuando se tratan con el mayor cuidado, todavía tienen un gran desafío que superar:la eliminación del calor.

Para paliar este problema, La profesora asistente de ECE Junxia "Lucy" Shi y su equipo de investigadores en el Laboratorio de dispositivos y materiales semiconductores avanzados en UIC se están enfocando en usar un método novedoso para enfriar puntos calientes en la electrónica y capturar el calor desperdiciado para usarlo para alimentar los dispositivos. Además, la nueva técnica tiene el potencial de ampliar la longevidad de los componentes electrónicos.

Los resultados de su investigación fueron publicados recientemente en las prestigiosas revistas Informes científicos y Materiales de revisión física .

Los dispositivos electrónicos se están miniaturizando, y producen mucho calor cuando llevan corrientes. Si el calor no se extrae del dispositivo, reducirá la vida útil. Las técnicas de enfriamiento actuales solo son eficientes cuando el calor está cerca de la superficie. Dentro de un chip hay lugares llamados "puntos de acceso, que son zonas de altas temperaturas localizadas.

"Estos deben evitarse, de lo contrario, crean fallas ", dijo Shi." Nuestras aplicaciones específicas son sensores de calor, convertidores de energía, etc. Queremos poder medir el calor generado en los dispositivos si lo desea, o mejor aún, extraer ese calor y convertirlo en electricidad ".

"Lo que estamos tratando de hacer aquí es utilizar la propiedad intrínseca del material junto con las técnicas modernas de enfriamiento de estado sólido térmico para expulsar más calor del dispositivo, "dijo el investigador postdoctoral Parijat Sengupta, que trabaja bajo la dirección de Shi. "Estamos analizando la disposición interna de los electrones, cómo realizan el movimiento dentro del cristal, y cómo el movimiento da lugar a cierto tipo de campo magnético, que no se aplica desde el exterior. Es como tener un campo magnético interno y crea una vía adicional para expulsar más calor del dispositivo ".

Los investigadores cuantificaron teóricamente cuánto calor se puede generar, y descubrieron que se produce mucho calor, y la energía se puede cosechar.

"Conduces corriente a través de un dispositivo, por lo que estás aplicando voltaje, y a su vez estás recibiendo calor, que generalmente se desperdicia. Intentamos utilizar ese calor de varias formas, "dijo Shi.

"El calor se puede utilizar accionando un generador de energía térmica, donde el calor vuelve a producir electricidad, "dijo Sengupta." Además, podemos usar calor para impulsar 'corrientes de giro, 'que es el atributo interno del electrón ".

"Impulsados ​​por la motivación de recolectar energía, Elegimos un material en el que se puede obtener un impulso adicional de la disposición interna de átomos y electrones del material y ver cuáles son las configuraciones experimentales óptimas que podemos buscar para maximizar el flujo de calor, "añadió Sengupta.

Los investigadores están utilizando generadores de energía térmica desde el punto de vista de la aplicación debido al calor que pueden extraer y hacer funcionar otro generador. Hay dos efectos llamados efecto Seebeck y efecto Peltier, que están en juego en la investigación.

"Si dirijo calor a través de este material, se creará un gradiente de temperatura y se generará un voltaje que se puede usar para otra cosa. Ese es el objetivo principal en mente, "dijo Sengupta." La segunda es la corriente de giro. Introdujimos el espín de los electrones en nuestro trabajo. Eso es lo que hace que esta investigación sea interesante ".
Obtenga más información sobre la profesora Shi y su investigación en el Laboratorio de dispositivos y materiales de semiconductores avanzados.