人工智慧與高效能運算持續發展，半導體晶片效能不斷提升，但「散熱」問題成為一大挑戰。日本大阪大學產業科學研究所、東京大學、產總研（AIST）及義大利技術研究院（IIT）組成國際研究團隊，開發出一種奈米尺度的離子流冷卻技術，該元件利用奈米級微小孔洞（Nanopore，奈米孔）內的離子流，能自由調控溫度的升降。
在電子領域中，熱電冷卻技術是運用珀爾帖效應（peltier effect），也就是利用電子攜帶熱量的特性，將不同的半導體接合並通電，使一側冷卻而另一側加熱。研究團隊因此想出「在水中流動的離子」，若能控制電解質溶液中的「陽離子」或「陰離子」，並使其朝單一方向流動，離子就能像半導體中的電子一樣搬運熱量，產生可稱為「離子版珀爾帖效應」的冷卻現象。
研究團隊在固態薄膜上加工出直徑僅70奈米的微小孔洞（奈米孔），並在孔洞周圍設置閘極電極（Gate Electrode）。透過施加電壓，奈米孔能像電晶體般精準控制電荷狀態，排斥陰離子並形成「陽離子單行道」。當陽離子朝單一方向流動時，會同步搬運熱量，實現低於室溫的冷卻效果。
實驗結果證實，隨著陽離子的流動，奈米孔周邊的水溫確實降至室溫以下。透過調整閘極電壓，冷卻效果還能進一步增強，實驗中最高達成了約2°C的降溫。當團隊改變奈米孔兩端的鹽水濃度進行實驗時，發現只要改變電壓的施加方式，同一個元件就能在「微型冰箱」與「微型加熱器」之間自由切換。
這項技術體積非常小，可以針對特定位置進行精準冷卻，能與既有的水冷通道結合，或是附貼於智慧型手機等裝置表面，與現有的微流體冷卻技術並用，有望為晶片內部局部過熱的「熱點（Hotspots）」進行精準降溫。