Des chercheurs de l'Université Purdue ont démontré la capacité d'un film mince à conduire la chaleur uniquement sur ses surfaces, identifier une solution potentielle à la surchauffe des appareils électroniques tels que les téléphones et les ordinateurs.

« Quand vous essayez de fabriquer un appareil électronique, la dissipation de chaleur est toujours un problème, " dit Xianfan Xu, James J. et Carol L. Shuttleworth de Purdue, professeur de génie mécanique. "Nous essayons donc de comprendre comment la chaleur peut être dissipée dans ces futurs appareils."

Ce matériau en couche mince est un isolant topologique, qui supporte le flux d'électrons à sa surface mais pas à l'intérieur. Aucune étude n'avait encore testé s'il en était de même pour la chaleur, jusqu'à ce que confirmé par une recherche publiée le 23 janvier dans ACS Nano . Des recherches antérieures ont émis l'hypothèse que les isolants topologiques pourraient être utiles pour le développement de dispositifs spintroniques, qui codent l'information à travers les spins des électrons par opposition à la charge électrique dans l'électronique d'aujourd'hui.

Les chercheurs ont découvert que plus le film est fin, plus la conductivité thermique est élevée. Ils ont également découvert que le rapport de la conductivité thermique à la conductivité électrique à la surface des matériaux isolants topologiques peut être plus de 10 fois supérieur à la valeur Sommerfeld, qui est la valeur connue pour la plupart des métaux et semi-conducteurs déterminée par la loi de Weidemann-Franz. En conduisant la chaleur uniquement sur ses surfaces plutôt que sur l'ensemble du film, ce matériau pourrait empêcher certaines parties d'un appareil de chauffer ou de rediriger la chaleur.

Maintenant, ayant identifié cette caractéristique de transfert de chaleur dans les isolants topologiques, l'étape suivante consiste à comprendre comment les utiliser pour manipuler le flux de chaleur.

"Il n'y a pas beaucoup de façons de contrôler la chaleur. Ce n'est pas l'électricité, où vous pouvez l'allumer et l'éteindre, " dit Xu. " Mais maintenant, il y a peut-être une chance de le faire. "