Los investigadores de la Universidad de Tokio han anunciado un nuevo enfoque para el enfriamiento eléctrico sin la necesidad de piezas móviles. Al aplicar un voltaje de polarización a los pozos cuánticos hechos de arseniuro de galio aluminio semiconductor, se puede hacer que los electrones desprendan parte de su calor en un proceso llamado "enfriamiento evaporativo". Los dispositivos basados ​​en este principio se pueden agregar a las placas de circuitos electrónicos utilizando métodos de fabricación de semiconductores convencionales para ayudar a los teléfonos inteligentes y computadoras portátiles a evitar problemas de rendimiento causados ​​por las altas temperaturas.

Como teléfonos inteligentes, tabletas, y los portátiles se vuelven más pequeños y potentes, la posibilidad de sobrecalentamiento se convierte en una preocupación cada vez más acuciante. Los ventiladores actualmente disponibles son ruidosos, voluminoso, y tienen partes móviles que pueden fallar. Ahora, científicos del Instituto de Ciencias Industriales, la Universidad de Tokio ha introducido una nueva, Solución de estado sólido hecha de semiconductores que se pueden convertir fácilmente en teléfonos inteligentes o computadoras portátiles.

"Los dispositivos portátiles modernos han permitido la revolución de la información actual, "explica uno de los primeros coautores, Marc Bescond. "Sin embargo, esta miniaturización viene con desafíos inherentes al calor residual producido. Nuestro nuevo sistema permite el enfriamiento en chip utilizando procesos de fabricación de semiconductores estándar ".

Los pozos cuánticos son estructuras a nanoescala lo suficientemente pequeñas como para atrapar electrones. El tipo de bien cuántico utilizado en esta investigación se denomina heteroestructura asimétrica de doble barrera. En estos dispositivos, Los pozos de arseniuro de galio muy estrechos están separados por capas de arseniuro de galio y aluminio. Cuando el voltaje de polarización aplicado es igual a la energía del nivel cuántico dentro del pozo, los electrones pueden usar un túnel resonante para atravesar fácilmente una barrera. Sin embargo, solo los electrones con altas energías cinéticas podrán continuar más allá de una segunda barrera. Dado que los electrones de movimiento rápido "más calientes" escapan, mientras que los electrones lentos "más fríos" quedan atrapados, el dispositivo se enfría.

Este "enfriamiento por evaporación" es análogo al proceso que te hace sentir frío cuando sales de una piscina. Las moléculas de agua con más energía térmica son las primeras en evaporarse de la piel. llevándose su calor con ellos.

“Hemos logrado un enfriamiento de electrones de hasta 50 grados centígrados en condiciones ambientales. Estos resultados hacen que nuestros dispositivos de pozos cuánticos sean prometedores para la gestión integral del calor en dispositivos inteligentes, "dice el autor principal Kazuhiko Hirakawa." Los futuros teléfonos inteligentes pueden venir con placas de circuitos internos con más componentes, siempre que también tengan algunos de estos pozos cuánticos de enfriamiento ".

El trabajo está publicado en Comunicaciones de la naturaleza como "Enfriamiento evaporativo de electrones en heteroestructuras asimétricas de semiconductores de doble barrera".