(Phys.org) —Come smartphone, tablet e altri gadget diventano più piccoli e sofisticati, il calore che generano durante l'uso aumenta. Questo è un problema crescente perché può causare il guasto dell'elettronica all'interno dei gadget.

La saggezza popolare suggerisce che la soluzione è mantenere le viscere di questi gadget al fresco.

Ma un nuovo documento di ricerca dell'Università di Buffalo suggerisce il contrario:cioè, per rendere più robusti laptop e altri dispositivi elettronici portatili, più calore potrebbe essere la risposta.

"Abbiamo scoperto che è possibile proteggere i dispositivi nanoelettronici dal calore che generano in modo da preservare il funzionamento di questi dispositivi, " ha detto Jonathan Bird, Professore UB di ingegneria elettrica. "Speriamo che questo ci permetta di continuare a sviluppare smartphone più potenti, tablet e altri dispositivi senza che il loro funzionamento subisca un crollo fondamentale a causa del surriscaldamento."

La carta, "Formazione di una sottobanda protetta per la conduzione nei contatti del punto quantico in condizioni di polarizzazione estrema, " è stato pubblicato il 19 gennaio sulla rivista Nanotecnologia della natura .

Bird è l'autore principale insieme a Jong Han, Professore associato di fisica UB. Gli autori che hanno collaborato sono Jebum Lee e Jungwoo Song, entrambi dottorati di ricerca recentemente conseguiti presso UB; Shiran Xiao, dottorando presso UB; e John L. Reno, Centro per le Nanotecnologie Integrate presso i Laboratori Nazionali Sandia.

Il calore nei dispositivi elettronici è generato dal movimento degli elettroni attraverso i transistor, resistori e altri elementi di una rete elettrica. A seconda della rete, ci sono vari modi, come ventole di raffreddamento e dissipatori di calore, per evitare il surriscaldamento dei circuiti.

Ma poiché più circuiti integrati e transistor vengono aggiunti ai dispositivi per aumentare la loro potenza di calcolo, sta diventando più difficile mantenere freschi quegli elementi. La maggior parte delle ricerche è incentrata sullo sviluppo di materiali avanzati in grado di resistere all'ambiente estremo all'interno degli smartphone, laptop e altri dispositivi.

Mentre i materiali avanzati mostrano un enorme potenziale, la ricerca UB suggerisce che potrebbe esserci ancora spazio all'interno del paradigma esistente dei dispositivi elettronici per continuare a sviluppare computer più potenti.

Per raggiungere i loro risultati, i ricercatori hanno fabbricato dispositivi semiconduttori su scala nanometrica in un cristallo di arseniuro di gallio all'avanguardia fornito a UB da Reno di Sandia. I ricercatori hanno quindi sottoposto il chip a un grande voltaggio, spremere una corrente elettrica attraverso i nanoconduttori. Questo, a sua volta, aumentato la quantità di calore che circola attraverso il nanotransistor del chip.

Ma invece di degradare il dispositivo, il nanotransistor si è trasformato spontaneamente in uno stato quantico protetto dall'effetto del riscaldamento e ha fornito un robusto canale di corrente elettrica. Per aiutare a spiegare, Bird ha offerto un'analogia con le cascate del Niagara.

"L'acqua, o energia, proviene da una fonte; in questo caso, i grandi laghi. È incanalato in un punto stretto (il fiume Niagara) e alla fine scorre sopra le cascate del Niagara. In fondo alla cascata viene dissipata energia. Ma a differenza della cascata, questa energia dissipata ricircola in tutto il chip e cambia il modo in cui il calore influisce, o in questo caso non influisce, funzionamento della rete".

Sebbene questo comportamento possa sembrare insolito, soprattutto concettualizzandolo in termini di acqua che scorre su una cascata, è il risultato diretto della natura quantomeccanica dell'elettronica se vista su scala nanometrica. La corrente è costituita da elettroni che si organizzano spontaneamente per formare uno stretto filamento conduttore attraverso il nanoconduttore. È questo filamento che è così robusto contro gli effetti del riscaldamento.

"In realtà non stiamo eliminando il calore, ma siamo riusciti a impedire che influisca sulla rete elettrica. In un modo, questa è un'ottimizzazione del paradigma attuale, " ha detto Han, che ha sviluppato i modelli teorici che spiegano i risultati.