IBM investiga nuevas tecnologías de refrigeración

Al parecer, ya han encontrado algunos modos de medir las temperaturas de los finos nanotubos de carbón". Algo que hasta ahora no era posible. Así lo explica Phaedon Avouris, responsable de ciencia y tecnología de nanoescala en IBM Research: “los portátiles y equipos de sobremesa que utilizamos actualmente usan chips de silicio que cada vez son más reducidos para hacerlos más rápidos y más eficientes en lo que a consumo de energía se refiere. Para lograrlo, se necesita integrar cada vez más transistores en los procesadores, de modo que, cuanto más pequeño sea el transistor, mejor rendimiento ofrece”. 

Para crear transistores cada vez más pequeños, los desarrolladores de procesadores están estudiando las posibilidades que les ofrecen los nanotubos de carbón, que son cilindros obtenidos a partir de átomos de carbón, con un diámetro que está entre uno y dos nanómetros.

Sin embargo, plantean un problema, pues los nanotubos de carbón necesitan ser “entendidos” antes de que sean implementados, ya que tienen una importante limitación: la disipación del calor. Es muy difícil refrigerar muchos nanotubos de carbón situados juntos simplemente haciéndoles llegar aire a los circuitos. Y el exceso de calor disminuye el rendimiento e incluso podría causar su autodestrucción.

Así las cosas, “el primer paso necesario es entender cómo los electrones se mueven a través de este material, puesto que lo hacen de manera totalmente diferente a como lo hacen en el silicio”, explica Avouris. Los nanotubos de carbón, basados en materiales como el grafeno, tienen unos mecanismos de calentamiento y disipación inusuales que podrían tener unas implicaciones más amplias en la nanotecnología.

El calor es generado en los nanotubos de carbón por el modo tan rápido en que vibran los átomos. Cuanto más rápido vibran, más calor generan, que luego es disipado al sustrato, que es el material que mantiene al nanotubo en su lugar. 

“Es un tema que nos preocupa en los ordenadores. No se trata sólo de cómo se calienta cada elemento por sí solo, sino cómo el equipo completo coge temperatura. Si tomas tu portátil y lo pones sobre el regazo, notarás cómo emite calor. Ésa es precisamente la transferencia del calor desde los dispositivos que lo componen por sí solos al sustrato del equipo, luego al chasis y más tarde a tus piernas”, advierte Avouris.

En cualquier caso, el silicio y los nanotubos de carbón trabajan de modo distinto, de modo que los investigadores tienen que empezar de cero e intentar comprender cómo funciona este nuevo material. Así, hasta ahora, han analizado diferentes modos de transferir calor desde los nanotubos hasta el sustrato con la ayuda de otro material derivado del carbón que se sitúa entre ambos. Estos hallazgos son de una importancia crucial en la creación de sistemas de gestión térmicos que podrán regular el calor de futuros dispositivos basados en nanotubos de carbón. Éste es el primer paso para comprender cómo se calientan y cómo se pueden refrigerar estos nanotubos. Así que aún quedan por delante muchos pasos que dar en la investigación en este campo. Tendrán que pasar bastantes años antes de que dispositivos de este tipo lleguen a producirse comercialmente. Pero ahora estamos en un paso extremadamente importante para lograrlo.

“Saber cómo el calor fluye a través de dispositivos de nanotubo específicos tendrá implicaciones importantes en la operación e integración de dispositivos futuros basados en carbón”, explica Avouris. Estas primeras investigaciones han visto la luz en un reciente número de la revista Nature Nanotechnology.