Barriere quantistiche per raffreddare le componenti elettroniche

Barriere quantistiche per raffreddare le componenti elettroniche
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I ricercatori dell'Università di Tokyo hanno sviluppato un nuovo approccio al raffreddamento per le componenti elettroniche, senza l'utilizzo di parti mobili. Creando delle barriere quantistiche tramite semiconduttori, e applicando un voltaggio gli elettroni cedono una parte del loro calore tramite un processo chiamato "raffreddamento evaporativo".

La continua miniaturizzazione delle componenti elettroniche ha portato a grandi innovazioni e a dispositivi sempre più potenti, ma ha portato anche a problemi sempre più gravi di riscaldamento. Il principale metodo di raffreddamento è stato l'utilizzo di ventole, notoriamente rumorose e molto delicate; in alcuni casi molto ingombranti come nel Dev kit di PS5. La soluzione a stato solido proposta dall'Università di Tokyo può essere applicata direttamente a laptop e smartphone.

Le barriere quantistiche sono strutture capaci di intrappolare gli elettroni; il tipo di barriera utilizzato in questa ricerca è detto "etero-struttura a doppia barriera", in cui le barriere di "arseniuro di gallio" sono separate da strati di "arseniuro di gallio-alluminio". Quando viene applicata un voltaggio uguale all'energia dei livelli quantici all'interno della barriera, gli elettroni hanno una probabilità più alta di attraversarla grazie all'effetto tunnel. Tuttavia solo gli elettroni con un energia cinetica molto alta saranno in grado di superare anche la seconda barriera; gli elettroni più caldi scapperanno via mentre rimarranno intrappolati gli elettroni più freddi.

Questo meccanismo è simile al funzionamento del sudore corporeo (principale metodo di raffreddamento, in attesa del condizionatore indossabile Sony); quando le molecole evaporano, abbandonano la pelle portando via del calore.

"Siamo riusciti a raffreddare fino a 50 gradi, in condizioni ambientali. Questi risultati rendono le nostre barriere quantistiche degli strumenti promettenti per la gestione del calore nei dispositivi elettronici". Afferma l'autore senior Kazuhiko Hirakawa.

Siamo probabilmente di fronte a una svolta nei sistemi di raffreddamento, cosa che permetterà un ulteriore miglioramento nella potenza dei nostri smartphone e computer.