Günümüzde elektronik aygıtların en büyük meselelerinden biri aşırı ısınma. Virginia Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ndan araştırmacılar, kristal bazlı soğutma teknolojisiyle elektronik aygıtlardaki bu ısınma meselesine tahlil getirebilecek kıymetli bir gelişme kaydetti. Hekzagonal bor nitrür (hBN) ismi verilen özel bir kristal yapı kullanarak geliştirilen bu teknoloji, klasik soğutma tekniklerinden çok daha tesirli sonuçlar veriyor. Isı transferini 100 kat hızlandırıyor
Elektronik aygıtlardaki işlemciler ve başka bileşenler çalışırken kıymetli ölçüde ısı üretir. Bu bileşenler günümüz teknolojisinde giderek küçülen alanlara sıkıştırıldıkça ısının aktif halde uzaklaştırılması kritik bir sorun haline gelmiştir. Mevcut aygıtlarda fanlar, ısı emiciler yahut sıvı soğutma sistemleri üzere klasik sistemler kullanılmakta. Fakat bunlar hem pahalı alan kaplar hem de ekstra güç tüketimi gerektirir. Hatta bu sistemler, ısıyı gereğince süratli uzaklaştıramadığında elektronik bileşenler kendilerini korumak için saat suratlarını düşürür ve performansı azaltır.
Virginia Üniversitesi’ndeki araştırma grubu, klâsik soğutma sistemlerinin sınırlamalarını aşan yenilikçi bir yaklaşım geliştirdi. Araştırmacılar, ısının bir gereçten başkasına transferini büsbütün farklı bir fizikî süreçle gerçekleştiren hekzagonal bor nitrür kristallerini kullandı. Standart materyallerde ısı, fonon ismi verilen atomik titreşimlerle taşınır ve bu süreç hayli yavaştır. Fononlar birbirleriyle çarpışır ve güçlerini rastgele ve kademeli bir halde aktarır, bu da ısının birikmesine ve aygıtların çok ısınmasına neden olur.
Buna karşılık hBN kristallerinde “hiperbolik fonon polariton” (HPhP) modları olarak bilinen eşsiz bir fizikî düzenek bulunmaktadır. Bu modlar, kristalin içindeki özel titreşimlerin elektromanyetik dalgalarla birleşmesiyle oluşur ve ısının çok daha süratli yayılmasını sağlar. Geçtiğimiz ay Nature Materials mecmuasında yayımlanan araştırmada grup, bir hBN substratının üzerine altın bir ped yerleştirerek deneysel bir ispat sundu. Altını ısıttıklarında, hBN’nin HPhP modları harekete geçirildi ve ısı altın ped ile hBN ortasındaki arayüzden fevkalâde bir süratle uzaklaştırıldı. Sonuçlar ise epeyce dikkat alımlı. HPhP modları sayesinde arayüzdeki ısı transferi verimliliği standart materyallere nazaran 10 ila 100 kat artış gösterdi. Bu buluş, gelecekteki elektronik aygıtlar için birçok kıymetli uygulama potansiyeline sahip. Yapay zeka takviyeli bilgisayarlar ve data merkezleri için daha tesirli soğutma sistemleri geliştirilebilir, tıbbi aygıtların kullanım ömrü uzatılabilir ve dizüstü bilgisayarlar üzere günlük elektronik eserlerde performans düşüşleri önlenebilir.