Mover calor como onda resfria eletrônicos instantaneamente

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/04/2025

Tirando calor instantaneamente

Foi s? em 2019 que descobrimos que o calor pode se mover como uma onda, o que abriu a possibilidade de esfriar as coisas de modo praticamente instant?neo.

Logo a seguir, pesquisadores conseguiram demonstrar o calor se propagando em ondas em semicondutores, o que abriu a possibilidade de evitar que os aparelhos eletr?nicos superaque?am e se tornem energeticamente mais eficientes, seja economizando energia nas centrais de dados ou baterias dos celulares.

William Hutchins e colegas da Universidade da Virg?nia, nos EUA, se voltaram justamente para essa ?rea, e decidiram trabalhar com o nitreto de boro hexagonal (hBN), tamb?m conhecido como "grafeno branco", um material emergente que j? foi usado para criar sinapses artificiais para computadores neurom?rficos e at? qubits para computadores qu?nticos.

A equipe descobriu como fazer com que o calor mova-se pelo hBN como se fosse um facho de luz, evitando os gargalos habituais que fazem os componentes eletr?nicos superaquecerem.

"Estamos repensando o modo como lidamos com o calor," disse o professor Patrick Hopkins. "Em vez de deix?-lo ir embora lentamente, estamos direcionando-o."

Calor espalhando-se como onda

Atualmente, os sistemas de resfriamento dos eletr?nicos dependem de dissipadores met?licos, ventiladores e resfriamento l?quido, mas esses m?todos ocupam espa?o e usam energia extra. Al?m disso, se eles n?o conseguirem esfriar tudo r?pido o suficiente, os aparelhos ficam mais lentos, perdem efici?ncia ou at? pifam.

Esta nova linha de pesquisa oferece uma alternativa revolucion?ria: Em vez de depender de vibra??es t?rmicas lentas, chamadas f?nons, o calor move-se em ondas por meio de quasipart?culas h?bridas, chamadas f?nons-polaritons hiperb?licos (HPhPs), que formam ondas especiais que transportam o calor a velocidades extraordin?rias.

Normalmente, o calor em componentes eletr?nicos se espalha como ondula??es em um lago, dissipando-se para fora, mas perdendo energia ao longo do caminho. Em contraste, o novo m?todo transforma o calor em ondas estreitamente canalizadas que viajam com efici?ncia por longas dist?ncias, mais como um trem de alta velocidade correndo ao longo dos trilhos.

A equipe conseguiu isso aquecendo uma pequena pastilha de ouro sobre o hBN (nitreto de boro hexagonal). Em vez de o calor se espalhar lentamente, ele excitou as propriedades ?nicas do material, transformando a energia em ondas polarit?nicas de movimento r?pido que instantaneamente transportaram o calor para longe da interface entre o ouro e o hBN.

"Este m?todo ? incrivelmente r?pido", disse Hutchins. "Estamos observando o calor se mover de maneiras que n?o se imaginava serem poss?veis em materiais s?lidos. ? uma maneira completamente nova de controlar a temperatura em nanoescala."

"Esta descoberta pode mudar a maneira como projetamos tudo, de processadores a naves espaciais," concluiu o professor Hopkins.

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