Texasin yliopisto Dallasista on tehnyt yhteistyötä Texas Instruments -yhtiön kanssa suunnitellakseen tavan muuntaa hukkalämpö uudelleen käytettäväksi energiaksi. Tutkijat haluavat integroida uuden tekniikan mikroprosessoriin, samalle sirulle anturin, vahvistimen, radion tai jonkin muun laitteen kanssa.

Texasilaisen professori Mark Leen johtaman tutkimuksen havainnot voivat vaikuttaa suuresti piirien jäähdytykseen elektroniikassa, samoin kuin menetelmään esineiden internetin antureiden virran tuottamiseksi.

Yhteistyöprojekti osoitti, että piin kykyä kerätä energiaa lämmöstä voidaan parantaa huomattavasti samalla kun se on toteutettavissa massatuotannon menetelmin.  Mark Lee toteaa, että ensisijaiset esteet laajalle levinneelle termosähköiselle energiankeruulle ovat olleet tehokkuus ja kustannukset.

”Parhaat materiaalit ovat melko eksoottisia – ne ovat joko harvinaisia tai myrkyllisiä – eikä niitä ole helppo saada yhteensopiviksi puolijohdetekniikan kanssa.”

Jo 1950-luvulta lähtien piin on tiedetty olevan huono lämpösähköinen materiaali sellaisenaan. Mutta vuonna 2008 selvisi, että se toimi paljon paremmin nanojohtona, jonka kaksi kolmesta ulottuvuudesta oli alle 100 nanometriä.

Yksi este aiheen etenemiselle on ollut, että nanojohto on liian pieni ollakseen yhteensopiva sirujen valmistusprosessien kanssa. Tämän ratkaisemiseksi Lee ja hänen tiiminsä tukeutuivat nanolehtisiin – vain 80 nanometriä paksuja, mutta leveydeltään yli kahdeksankertaisia.

Tutkimuksen toinen toimija Hal Edwards, Texas Instrumentsin TI-stipendiaatti, suunnitteli ja valvoi prototyyppien valmistusta. Toteutus voi toimia 40 prosenttiaapienemmällä termosähköisellä teholla verrattuna eksoottisiin materiaaleihin, koska hinta per watti romahtaa. Lisäksi CMOS-prosessiin liittyvät marginaalikustannukset ovat erittäin pienet.

Lisää: Nanobitteja (LINKKI) ja yliopiston tiedoteuutinen (LINKKI).

Kuvat: The University of Texas at Dallas.