IBM tenta identificar a dissipação de calor em nanotubos de carbono

Os laptops e desktops atuais usam chips de silício que estão sendo reduzidos a tamanhos menores para torná-los mais rápidos e com maior consumo de energia. Para esse fim, mais transistores estão sendo agrupados em chips, e quanto menor o transistor, melhor é o desempenho. Para criar transistores menores, os desenvolvedores de chips estão explorando o uso de nanotubos de carbono. Os nanotubos de carbono são cilindros feitos de átomos de carbono, com diâmetros de 1 a 2 nanômetros. Mas os nanotubos de carbono precisam ser entendidos antes de serem implementados, e a dissipação de calor é uma de suas limitações, disse Avouris. Muitos nanotubos de carbono agrupados são difíceis de esfriar apenas soprando ar através dos circuitos, disse ele. O excesso de calor reduz o desempenho e eventualmente pode causar a autodestruição dos nanotubos.

"O primeiro passo é entender como os elétrons fluem através deste material, pois é completamente diferente da forma como os elétrons fluem através do silício", disse Avouris.. Nanotubos de carbono baseados em materiais como o grafeno têm mecanismos incomuns de aquecimento e dissipação que podem ter implicações mais amplas para a nanotecnologia

O calor é gerado nos nanotubos de carbono pela rapidez com que os átomos vibram. Quanto mais rápido os átomos vibram, mais calor eles geram, que é então dissipado para o substrato, que é o material que mantém o nanotubo no lugar. Os cientistas compararam a compreensão do aquecimento e da dissipação dos nanotubos à compreensão da dissipação de calor em chips de silício convencionais.

"É isso que importa em um computador. Não apenas como os dispositivos individuais esquentam, mas como todo o computador esquenta. Pegue seu laptop, coloque-o em seu colo, você eventualmente começará a queimar suas pernas. Essa é a transferência de calor dos dispositivos individuais para o substrato do computador, depois para o chassi … para sua perna ", Avouris disse.

No entanto, o silício e os novos nanotubos de carbono funcionam de forma diferente, então os pesquisadores têm que dar um passo atrás e entender a ciência deste novo material, disseram os pesquisadores. Os pesquisadores examinaram maneiras eficientes de transferir calor dos nanotubos para o substrato. com a ajuda de outro material de carbono que fica no meio.

As descobertas são de fundamental importância científica e cruciais na criação de sistemas de gerenciamento térmico que regularão o calor do futuro carbono. Segundo Avouris, trata-se de uma pesquisa inicial para entender o calor e o resfriamento dos nanotubos de carbono, disse Avouris. Muitos outros passos são necessários na pesquisa antes que tais dispositivos possam ser produzidos comercialmente, mas este é um passo extremamente importante, disse ele. “O entendimento de como o calor flui através de dispositivos específicos de nanotubos terá implicações importantes na operação e integração dos futuros dispositivos à base de carbono ", disse Avouris.

Os pesquisadores publicaram suas descobertas em uma edição recente da Nature Nanotechnology.