(Phys.org):como teléfonos inteligentes, las tabletas y otros dispositivos se vuelven más pequeños y sofisticados, el calor que generan mientras están en uso aumenta. Este es un problema creciente porque puede hacer que fallen los componentes electrónicos dentro de los dispositivos.

La sabiduría convencional sugiere que la solución es mantener frescas las tripas de estos dispositivos.

Pero un nuevo artículo de investigación de la Universidad de Buffalo insinúa lo contrario:es decir, para hacer que las computadoras portátiles y otros dispositivos electrónicos portátiles sean más robustos, más calor podría ser la respuesta.

"Hemos descubierto que es posible proteger los dispositivos nanoelectrónicos del calor que generan de una manera que preserva el funcionamiento de estos dispositivos, "dijo Jonathan Bird, Catedrático de Ingeniería Eléctrica de la UB. "Con suerte, esto nos permitirá seguir desarrollando teléfonos inteligentes más potentes, tabletas y otros dispositivos sin tener un colapso fundamental en su funcionamiento debido al sobrecalentamiento ".

El papel, "Formación de una subbanda protegida para la conducción en contactos de punto cuántico bajo polarización extrema, "fue publicado el 19 de enero en la revista Nanotecnología de la naturaleza .

Bird es el coautor principal junto con Jong Han, Profesor asociado de física de la UB. Los autores colaboradores son Jebum Lee y Jungwoo Song, ambos doctorados recientemente en la UB; Shiran Xiao, Candidato a doctorado en la UB; y John L. Reno, Centro de Nanotecnologías Integradas en Sandia National Laboratories.

El calor en los dispositivos electrónicos se genera por el movimiento de electrones a través de transistores, resistencias y otros elementos de una red eléctrica. Dependiendo de la red, hay una variedad de formas, como ventiladores de refrigeración y disipadores de calor, para evitar que los circuitos se sobrecalienten.

Pero a medida que se agregan más circuitos integrados y transistores a los dispositivos para aumentar su potencia informática, cada vez es más difícil mantener esos elementos frescos. La mayoría de la investigación se centra en el desarrollo de materiales avanzados que son capaces de resistir el entorno extremo dentro de los teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y otros dispositivos.

Si bien los materiales avanzados muestran un tremendo potencial, La investigación de la UB sugiere que aún puede haber espacio dentro del paradigma existente de dispositivos electrónicos para continuar desarrollando computadoras más potentes.

Para lograr sus hallazgos, los investigadores fabricaron dispositivos semiconductores a nanoescala en un cristal de arseniuro de galio de última generación proporcionado a UB por Reno de Sandia. Luego, los investigadores sometieron el chip a un gran voltaje, exprimiendo una corriente eléctrica a través de los nanoconductores. Esta, Sucesivamente, aumentó la cantidad de calor que circula a través del nanotransistor del chip.

Pero en lugar de degradar el dispositivo, el nanotransistor se transformó espontáneamente en un estado cuántico que estaba protegido del efecto del calentamiento y proporcionaba un canal robusto de corriente eléctrica. Para ayudar a explicar, Bird ofreció una analogía con las cataratas del Niágara.

"El agua, o energía, proviene de una fuente; en este caso, los grandes Lagos. Se canaliza hacia un punto estrecho (el río Niágara) y finalmente fluye sobre las Cataratas del Niágara. En el fondo de la cascada se disipa la energía. Pero a diferencia de la cascada, esta energía disipada recircula por todo el chip y cambia la forma en que afecta el calor, o en este caso no afecta, el funcionamiento de la red ".

Si bien este comportamiento puede parecer inusual, especialmente conceptualizándolo en términos de agua que fluye sobre una cascada, es el resultado directo de la naturaleza mecánica cuántica de la electrónica cuando se ve en la nanoescala. La corriente está formada por electrones que se organizan espontáneamente para formar un filamento conductor estrecho a través del nanoconductor. Es este filamento el que es tan robusto contra los efectos del calentamiento.

"En realidad, no estamos eliminando el calor, pero hemos logrado evitar que afecte a la red eléctrica. En cierto sentido, esta es una optimización del paradigma actual, "dijo Han, quien desarrolló los modelos teóricos que explican los hallazgos.