Purdue University-onderzoekers hebben het vermogen van een dunne film aangetoond om warmte alleen op zijn oppervlakken te geleiden, het identificeren van een mogelijke oplossing voor oververhitting in elektronische apparaten zoals telefoons en computers.

"Als je een elektronisch apparaat probeert te maken, de warmteafvoer is altijd een probleem, " zei Xianfan Xu, Purdue's James J. en Carol L. Shuttleworth hoogleraar werktuigbouwkunde. "Dus we proberen inzicht te geven in hoe warmte kan worden afgevoerd in deze toekomstige apparaten."

Dit dunne filmmateriaal is een topologische isolator, die de stroom van elektronen op het oppervlak ondersteunt, maar niet in het binnenste. Geen enkele studie had nog getest of hetzelfde gold voor warmte, totdat bevestigd door onderzoek gepubliceerd op 23 januari in ACS Nano . Eerder onderzoek heeft gespeculeerd dat topologische isolatoren nuttig kunnen zijn voor de ontwikkeling van spintronische apparaten, die informatie coderen via de spins van elektronen, in tegenstelling tot elektrische lading in de hedendaagse elektronica.

De onderzoekers ontdekten dat hoe dunner de film is, hoe hoger de warmtegeleiding. Ze ontdekten ook dat de verhouding van thermische geleidbaarheid tot elektrische geleidbaarheid aan het oppervlak van de topologische isolatiematerialen meer dan 10 keer hoger kan zijn dan de Sommerfeld-waarde, dat is de waarde die bekend is voor de meeste metalen en halfgeleiders en wordt bepaald door de wet van Weidemann-Franz. Door warmte alleen op de oppervlakken te geleiden in plaats van over de hele film, dit materiaal kan voorkomen dat onderdelen van een apparaat opwarmen of warmte omleiden.

Nutsvoorzieningen, nadat we dit kenmerk van warmteoverdracht in topologische isolatoren hebben geïdentificeerd, de volgende stap is om erachter te komen hoe ze te gebruiken voor het manipuleren van de warmtestroom.

"Er zijn niet veel manieren om warmte te beheersen. Het is geen elektriciteit, waar je het aan en uit kunt zetten, "Zei Xu. "Maar nu is er misschien een kans om dat te doen."