Xestionar o fluxo de calor é un aspecto clave para mellorar o comportamento nun gran número de sistemas. O sobrecalentamiento dos dispositivos electrónicos, como teléfonos móbiles ou calquera tipo de procesador, provoca fallos, diminúe o seu rendemento e reduce a súa vida útil. Estas e outras tecnoloxías utilizan materiais cunha determinada resistencia ao fluxo de calor que pasa a través deles. Esta resistencia térmica pode ser modulada aplicando unha pequena voltaxe. É a principal conclusión á que chega un novo estudo levado a cabo no Grupo de Química da Materia Condensada do Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS), recentemente publicado na revista ACS Applied Materials & Interfaces. O traballo, dirixido por Rafael Ramos e Francisco Rivadulla, abre novas posibilidades para o deseño de reguladores térmicos e para o desenvolvemento de tecnoloxías máis eficientes e sostibles.
O deseño de novos materiais funcionais cuxa condutividade térmica poida ser regulable permite abordar desafíos como o da disipación térmica en compoñentes electrónicos. Entre estes dispositivos de interese atópanse os memristores (acrónimo formado a partir do inglés memory resistor), un compoñente con conmutación resistiva: ao aplicar un campo eléctrico, o material pode alternar reversiblemente entre diferentes niveis de resistencia eléctrica. No novo estudo, os investigadores demostraron que en paralelo á conmutación resistiva eléctrica, na interface metal-óxido do material tamén se produce un efecto de conmutación resistiva térmica, debido á acumulación de ións de osíxeno. Este cambio na resistencia ao fluxo da calor pódese modular ao redor dun 20%, a temperatura ambiente.
"Os óxidos son materiais cunha resistencia térmica moi sensible á concentración de osíxeno, polo que ao producir un desprazamento dos devanditos ións cando se aplica un campo eléctrico modificamos as súas propiedades térmicas" explica Víctor Álvarez, doutorando do CiQUS e primeiro autor do estudo: "Dependendo do estado resistivo do dispositivo, cun campo eléctrico habemos conseguido un aumento ou diminución da condutividade térmica de maneira reversible". O traballo forma parte do proxecto MEMTHERM, financiado a través das axudas para Proxectos Estratéxicos Orientados á Transición Ecolóxica e á Transición Dixital do Ministerio de Ciencia e Innovación, e que busca desenvolver novos termorreguladores baseados no control do movemento de ións en óxidos dieléctricos.
Referencia
Interfacial Thermal Resistive Switching in (Pt,Cr)/SrTiO3 Devices. Víctor Álvarez-Martínez, Rafael Ramos, Víctor Leborán, Alexandros Sarantopoulos, Regina Dittmann, and Francisco Rivadulla. ACS Applied Materials & Interfaces 2024 16 (12), 15043-15049. DOI: 10.1021/acsami.3c19285
ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16, 12, 15043-15049
Os investigadores do CiQUS: Rafael Ramos (de pie), Víctor Álvarez (ezq) y Víctor Leborán.