(Phys.org) —Comme les smartphones, les tablettes et autres gadgets deviennent plus petits et plus sophistiqués, la chaleur qu'ils génèrent en cours d'utilisation augmente. Il s'agit d'un problème croissant car il peut entraîner la défaillance de l'électronique à l'intérieur des gadgets.

La sagesse conventionnelle suggère que la solution est de garder les entrailles de ces gadgets au frais.

Mais un nouveau document de recherche de l'Université de Buffalo laisse entendre le contraire :rendre les ordinateurs portables et autres appareils électroniques portables plus robustes, plus de chaleur pourrait être la réponse.

"Nous avons découvert qu'il est possible de protéger les dispositifs nanoélectroniques de la chaleur qu'ils génèrent d'une manière qui préserve le fonctionnement de ces dispositifs, " a déclaré Jonathan Bird, professeur de génie électrique à l'UB. "Cela nous permettra, espérons-le, de continuer à développer des smartphones plus puissants, tablettes et autres appareils sans que leur fonctionnement s'effondre fondamentalement en raison d'une surchauffe."

Le papier, "Formation d'une sous-bande protégée pour la conduction dans des contacts ponctuels quantiques sous polarisation extrême, " a été publié le 19 janvier dans la revue Nature Nanotechnologie .

Bird est le co-auteur principal avec Jong Han, professeur agrégé de physique à l'UB. Les auteurs contributeurs sont Jebum Lee et Jungwoo Song, tous deux ont récemment obtenu un doctorat à l'UB ; Shiran Xiao, Doctorant à l'UB ; et John L. Reno, Centre de nanotechnologies intégrées des laboratoires nationaux Sandia.

La chaleur dans les appareils électroniques est générée par le mouvement des électrons à travers des transistors, résistances et autres éléments d'un réseau électrique. Selon le réseau, il y a plusieurs façons, tels que les ventilateurs de refroidissement et les dissipateurs thermiques, pour éviter la surchauffe des circuits.

Mais à mesure que de plus en plus de circuits intégrés et de transistors sont ajoutés aux appareils pour augmenter leur puissance de calcul, il devient de plus en plus difficile de garder ces éléments au frais. La plupart des centres de recherche se concentrent sur le développement de matériaux avancés capables de résister à l'environnement extrême à l'intérieur des smartphones, ordinateurs portables et autres appareils.

Alors que les matériaux avancés présentent un potentiel énorme, la recherche de l'UB suggère qu'il peut encore y avoir de la place dans le paradigme existant des appareils électroniques pour continuer à développer des ordinateurs plus puissants.

Pour parvenir à leurs conclusions, les chercheurs ont fabriqué des dispositifs semi-conducteurs à l'échelle nanométrique dans un cristal d'arséniure de gallium de pointe fourni à UB par Sandia's Reno. Les chercheurs ont ensuite soumis la puce à une tension élevée, presser un courant électrique à travers les nanoconducteurs. Cette, à son tour, augmenté la quantité de chaleur circulant à travers le nanotransistor de la puce.

Mais au lieu de dégrader l'appareil, le nanotransistor s'est spontanément transformé en un état quantique qui était protégé de l'effet du chauffage et fournissait un canal robuste de courant électrique. Pour aider à expliquer, Bird a proposé une analogie avec les chutes du Niagara.

"L'eau, ou d'énergie, vient d'une source; dans ce cas, les grands Lacs. Il est canalisé dans un point étroit (la rivière Niagara) et coule finalement sur les chutes du Niagara. Au bas de la cascade se dissipe l'énergie. Mais contrairement à la cascade, cette énergie dissipée recircule dans toute la puce et modifie la façon dont la chaleur affecte, ou dans ce cas n'affecte pas, le fonctionnement du réseau."

Bien que ce comportement puisse sembler inhabituel, en particulier en le conceptualisant en termes d'eau s'écoulant sur une cascade, c'est le résultat direct de la nature mécanique quantique de l'électronique vue à l'échelle nanométrique. Le courant est constitué d'électrons qui s'organisent spontanément pour former un filament conducteur étroit à travers le nanoconducteur. C'est ce filament qui est si robuste contre les effets du chauffage.

"Nous n'éliminons pas réellement la chaleur, mais nous avons réussi à l'empêcher d'affecter le réseau électrique. Dans un sens, il s'agit d'une optimisation du paradigme actuel, " dit Han, qui a développé les modèles théoriques qui expliquent les résultats.