Minigerador de pontos quânticos transforma calor de chips em eletricidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/01/2022

Esquema do gerador termoelétrico de "fitas quânticas".
[Imagem: Maria El Abbassi et al. - 10.1021/acsnano.0c00604]

Gerador de pontos quânticos

Os pontos quânticos já estão nas telas de TV da atualidade e provavelmente estarão nos computadores quânticos do futuro.

Na verdade, parece que essas minúsculas partículas semicondutoras estarão presentes em virtualmente todos os aparelhos eletrônicos, mas cumprindo uma função inesperada: Gerando eletricidade.

Maria Abbassi e seus colegas do laboratório suíço EMPA descobriram como usar os pontos quânticos como geradores termoelétricos, ou seja, que transformam calor em eletricidade, o que os torna ideais para aproveitar o calor gerado dentro dos chips e produzir energia que pode ser usada nos próprios aparelhos.

Já se sabia que os pontos quânticos funcionam como geradores termoelétricos, de fato permitindo aumentos drásticos na eficiência da conversão termoelétrica, com alguns experimentos até se aproximando dos limites estabelecidos pelas leis da termodinâmica. O problema é que, como isso envolve usar os efeitos quânticos desses semicondutores, todas as demonstrações anteriores foram feitas em temperaturas perto do zero absoluto.

A novidade é que Abbassi superou esse problema, abrindo caminho para criar um motor de calor quântico que funciona a temperatura ambiente.

O grande problema é interligar esses minúsculos componentes dentro de um chip.
[Imagem: Maria El Abbassi et al. - 10.1021/acsnano.0c00604]

Motor de calor quântico

A pesquisadora sintetizou pequenas fitas de grafeno que, quando isoladas, funcionam exatamente como os pontos quânticos tradicionais de seleneto de cádmio.

O grande desafio consistiu em construir os eletrodos que permitiram interligar as nanofitas, para que essas "fitas quânticas" operem em conjunto e funcionem como gerador.

A equipe está agora colaborando com engenheiros da IBM, para tentar colocar tudo dentro de um chip e demonstrar o funcionamento prático do novo gerador termoelétrico. Como tudo é minúsculo, a ideia é intercalar os pontos quânticos de nanofita de grafeno com os transistores do chip, extraindo o calor onde ele é gerado e entregando eletricidade que poderá ser usada para alimentar partes do circuito ou ser direcionada para recarregar as baterias do aparelho.

Como o mecanismo de funcionamento do motor de calor pode ser revertido, o mesmo sistema poderá ser usado diretamente para resfriamento dos chips.

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