Kristallen helpen elektronica te koelen

Een nieuw koelsysteem voor elektronica zet warmte om in gekanaliseerde golven die zich sneller voortplanten. Het kan volgens de makers metalen koellichamen, ventilatoren en vloeistofkoeling vervangen, zonder extra stroom of ruimte te gebruiken.

Hyperbolische fonon-polaritonen (HPhP’s) worden hiervoor ingezet door middel van een speciaal type trilling in de kristallen, gecombineerd met een lichtachtige component in de vorm van elektromagnetische golven. Aangedreven door stralingsenergieoverdracht en inherent hoge voortplantingssnelheden, overwinnen de hexagonale boornitride (hBN) kristallen de beperkingen van conventionele fononwarmtegeleiding.

Amerikaanse onderzoekers hebben dit koelconcept gedemonstreerd door een klein gouden kussentje op het hBN te verhitten. Dit activeerde de HPhP-modi van het hBN, waardoor de energie werd omgezet in snel bewegende polaritonische golven die de warmte onmiddellijk over en weg van het grensvlak tussen het goud en het hBN transporteerden. De warmteoverdracht bleek 10 tot 100 keer efficiënter te zijn aan het grensvlak wanneer HPhP’s betrokken waren.

“Deze methode is ongelooflijk snel”, meldden de onderzoekers. “We zien warmte zich verplaatsen op manieren die we in vaste materialen niet voor mogelijk hadden gehouden. Het is een compleet nieuwe manier om temperatuur op nanoschaal te beheersen.”

De technologie die in Nature Materials wordt beschreven, zou de koeling in hoogwaardige elektronica aanzienlijk kunnen verbeteren, waardoor snellere, krachtigere apparaten mogelijk worden die niet oververhit raken.