Los dispositivos electrónicos a menudo desarrollan "puntos calientes" que pueden resultar perjudiciales para el rendimiento. Mucha investigación se ha centrado en desarrollar métodos para enfriar el sistema, o, aun mejor, convertir el exceso de calor en electricidad aprovechando el efecto termoeléctrico, donde un gradiente térmico induce el movimiento de los portadores de carga. Sin embargo, los intentos anteriores de construir generadores a nivel de chip han fracasado porque los materiales incorporados no eran compatibles con la tecnología utilizada para construir circuitos integrados, como semiconductores de óxido de metal complementario (CMOS).

Navab Singh y sus colaboradores en el Instituto A * STAR de Microelectrónica y la Universidad Nacional de Singapur1 han creado ahora un generador termoeléctrico a nanoescala (TEG) utilizando matrices de nanocables de silicio. Silicio, que es compatible con los materiales base en CMOS, previamente se había descontado debido a su bajo rendimiento como generador a granel, pero ha demostrado ser mucho más eficaz a nanoescala.

“Los nanocables de silicio tienen propiedades termoeléctricas mucho mejores que el material original, porque tienen una conductividad térmica mucho menor, ”, Explica Singh. "Además, Ya se dispone de equipos de última generación para procesar silicio. Por lo tanto, si se pueden fabricar enfriadores termoeléctricos y recolectores de energía utilizando nanocables de silicio, pueden ser de bajo costo, escalable dispositivos de alto rendimiento ".

Los investigadores construyeron su TEG conectando dos placas de metal diferentes utilizando patas verticales hechas de racimos alternos de nanocables de silicio de tipo n. en el que el exceso de electrones lleva la carga, y nanocables tipo p, en el que los portadores de carga son "huecos" causados ​​por la falta de electrones (ver imagen). Según Singh, el mayor desafío fue conectar los nanocables a las placas de metal para permitir un contacto de baja resistividad y proporcionar el rendimiento termoeléctrico óptimo. Para hacerlo adaptaron técnicas establecidas de fabricación CMOS. sin embargo, la alta resistencia de contacto en la parte superior de los cables sigue siendo un problema y nuestro diseño necesita mejoras adicionales, ”Dice Singh.

Como generador eléctrico, un TEG podría usarse para "autoalimentar" una sección de un circuito electrónico. "Además, Se pueden utilizar para generar energía y complementar las baterías en la mayoría de los sistemas de alto flujo de calor, como los automóviles. láseres semiconductores y fotodetectores, ”Sugiere Singh. También podrían proporcionar un Sistema de enfriamiento de bajo costo para eliminar los puntos calientes.

Singh cree que los TEG a nanoescala también podrían usarse en la ciencia médica para impulsar implantes en el cuerpo humano:“Un generador de energía termoeléctrica de nanocables encaja perfectamente. Se pueden escalar al tamaño adecuado y, dado que carecen de piezas móviles, son fiables y pueden abarcar toda la vida del paciente. Luego, la energía podría extraerse utilizando el gradiente de temperatura entre el cuerpo y el medio ambiente ".