Các nhà nghiên cứu tại Đại học Virginia đã khám phá ra một phương pháp làm mát điện tử hoàn toàn mới và nhanh chóng, hứa hẹn sẽ giải quyết vấn đề quá nhiệt gây chậm máy và giảm tuổi thọ thiết bị, từ laptop đến xe điện. Thay vì để nhiệt tản ra như gợn sóng trên mặt hồ, phương pháp này biến nhiệt thành các sóng có hướng di chuyển cực nhanh thông qua một loại tinh thể đặc biệt.

Điểm mới nằm ở đâu?

Từ trước đến nay, các thiết bị điện tử thường sử dụng quạt, hệ thống làm mát bằng chất lỏng hoặc tản nhiệt kim loại để loại bỏ nhiệt. Tuy nhiên, những giải pháp này tốn không gian và tiêu thụ năng lượng.

Công nghệ mới này sử dụng một loại tinh thể gọi là hexagonal boron nitride (hBN). Trong hầu hết các vật liệu, nhiệt được truyền đi bởi sự rung động của các nguyên tử gọi là phonon. Các phonon này va chạm và truyền năng lượng một cách ngẫu nhiên, khiến tốc độ truyền nhiệt thường khá chậm, dẫn đến tình trạng quá nhiệt.

Nhưng ở hBN, các nhà khoa học đã quan sát thấy một cơ chế khác biệt: chế độ hyperbolic phonon polariton (HPhP). Đây là một dạng rung động đặc biệt trong tinh thể, kết hợp với thành phần giống như ánh sáng dưới dạng sóng điện từ.

Các chế độ HPhP này tạo ra một "làn đường" nhanh hơn nhiều để nhiệt di chuyển so với sự tản nhiệt truyền thống. Giáo sư Will Hutchins, tác giả nghiên cứu, cho biết phương pháp này cực kỳ nhanh và họ thấy luồng nhiệt di chuyển theo những cách mà trước đây "chưa từng được nghĩ là có thể xảy ra trong vật liệu rắn". Ông nhấn mạnh đây là một cách hoàn toàn mới để kiểm soát nhiệt độ ở cấp độ nano.

Hiệu quả vượt trội

Để chứng minh hiệu quả, các nhà nghiên cứu đã đặt một miếng vàng lên bề mặt hBN và nung nóng nó. Điều này đã kích thích các chế độ HPhP của hBN, giúp truyền nhiệt đi nhanh chóng khỏi bề mặt tiếp xúc giữa vàng và hBN. Theo nghiên cứu, hiệu quả truyền nhiệt tại bề mặt tiếp xúc gấp 10 đến 100 lần khi có sự tham gia của HPhP.

Tiềm năng ứng dụng rộng rãi

Phát hiện đột phá này không chỉ giới hạn ở một loại vật liệu mà còn có thể áp dụng cho các loại vật liệu khác, mở ra khả năng tạo ra hệ thống làm mát cho nhiều loại thiết bị điện tử. Điều này có nghĩa là trong tương lai, chúng ta có thể thấy:

• Máy tính và trung tâm dữ liệu nhanh hơn: Giảm thiểu tình trạng throttling, tăng hiệu suất.
• Thiết bị y tế bền bỉ hơn: Kéo dài tuổi thọ của các thiết bị quan trọng.
• Laptop mỏng nhẹ hơn, không còn lo nóng máy: Trải nghiệm sử dụng thoải mái hơn.

Công nghệ mới này hứa hẹn sẽ là một bước tiến lớn trong việc giải quyết vấn đề tản nhiệt, mở đường cho các thiết bị điện tử ngày càng mạnh mẽ và hiệu quả hơn.