Cuando pensamos en la tecnología moderna en nuestra vida diaria, Los telefonos, tabletas, y laptops, vienen a la mente de inmediato. El uso de estos dispositivos electrónicos durante períodos prolongados conduce a un problema familiar:el sobrecalentamiento. A medida que la electrónica se ha vuelto más pequeña, deshacerse del calor se ha vuelto más desafiante y más necesario.

Todos han sentido que su teléfono se calienta en las palmas de las manos mientras jugaban o han tenido que cambiar su computadora del regazo a la mesa para escapar de la sensación de ardor de una sesión de navegación que se prolonga demasiado. Típicamente, el calor se elimina a través de la parte inferior de los transistores (dispositivos semiconductores) que forman los dispositivos electrónicos; sin embargo, La investigación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Carnegie Mellon ha demostrado que la parte superior del transistor ofrece una vía adicional de eliminación de calor.

Los investigadores combinaron enfoques analíticos y simulaciones de materiales atomísticos (materiales de modelado a nivel atómico en la computadora) para desarrollar una nueva teoría predictiva para cuantificar la eliminación de calor del lado superior de un transistor. El trabajo fue realizado por Jonathan Malen y Alan McGaughey, profesores de ingeniería mecánica, y Ph.D. estudiante Henry Aller. Los hallazgos fueron publicados en Revisión física aplicada .

"Existe la forma convencional de eliminar el calor de la electrónica, que es por el fondo, "dijo McGaughey." Para sacarlo por la parte superior, tienes que pasar de un semiconductor a un metal. El metal tiene un propósito en estos dispositivos, cuál es proporcionar la electricidad; pero también tiene el potencial de ayudar a eliminar el calor. Por lo general, los metales se han elegido teniendo en cuenta los aspectos eléctricos, pero no los aspectos térmicos ".

El problema con este enfoque es que actualmente se prefieren los metales por sus propiedades eléctricas y la estabilidad de las interfaces con semiconductores que presentan una gran resistencia a la eliminación del calor. La eliminación deficiente del calor conduce a altas temperaturas de funcionamiento y una vida útil más corta. La investigación del equipo sugiere que el uso de dos capas de metal, con una cuidadosa selección de la composición y el grosor de la capa intermedia, puede disminuir la resistencia a la eliminación del calor.

Su modelo ayudará a agilizar el desarrollo de dispositivos térmicamente eficientes. McGaughey agregado, "Uno de los resultados de este trabajo es que ahora podemos explorar de manera eficiente cómo elegir los metales para colocar encima de la electrónica, para aumentar la eliminación de calor mientras se mantiene la funcionalidad eléctrica normal ".

Aunque la aplicación de su investigación puede ser inmediatamente relevante para la electrónica de alta potencia utilizada para tecnologías de comunicación, McGaughey expresó que tendrá una amplia gama de utilización.

A pesar de que los detalles son complejos, McGaughey cree que la ecuación final, que describe matemáticamente la física fundamental y ha sido validado contra más de 100 experimentos existentes, es fácil de usar, prestándose a futuras expansiones e investigaciones.