Където има електричество, обикновено има и топлина – а това е основна пречка за свиването на електронните устройства. Учените вече са открили, че нанопроводниците, направени от определен изотоп на силиций, могат да провеждат топлина 150 процента по-добре от обикновения силиций, което потенциално води до драстично по-хладни компютърни чипове.
В натоварена електронна система електрическите токове генерират много топлина, която може да повреди компонентите, ако се натрупа. Като такава, технологията за охлаждане също напредва с бързи темпове, но тъй като електрониката става все по-малка и по-малка, става по-трудно ефективното разсейване на топлината.
В новото проучване изследователите откриха нов феномен, който един ден може да се използва за създаване на компютърни чипове с много по-добри охлаждащи свойства. Ключът е конкретен изотоп на силиций, известен като силиций-28 (Si-28). Изотопите са атоми на определен елемент, които съдържат различен брой неутрони.
По-голямата част – около 92 процента – силиций вече съществува като Si-28, докато пет процента е силиций-29, а останалите три процента са силиций-30. В компютърен чип тези изотопи имат същите общи електронни функции, но предишни проучвания са установили, че „примесите“ от Si-29 и Si-30 могат да прекъснат потока на топлина.
В миналото учените са открили, че производството на компоненти от чист силиций-28 в насипно състояние може да подобри топлопроводимостта с около 10 процента – не е лошо, но всъщност не си струва допълнителните разходи. За новото проучване изследователите изследваха колко добре нанопроводниците, направени от чист Si-28, биха провеждали топлина.
Екипът постави наножица Si-28 с ширина само 90 нанометра между две подложки за микронагревател и приложи електрически ток към едната, така че генерираната топлина да тече през наножицата в другата. Учените очакваха подобрението да бъде от около 20 процента – но за тяхна голяма изненада, той се представи със 150 процента по-добре от нанопроводниците от естествен силиций.
По-внимателното изследване разкри, че от външната страна на нанопровода се е образувал слой силициев диоксид, който ефективно изглажда обикновено грубата повърхност, която разпръсква топлина. От вътрешната страна липсата на дефекти на други изотопи поддържаше топлината на път да премине през сърцевината на нанопровода.
Изследователите казват, че работата им може да проправи пътя за нови компютърни чипове, които могат по-ефективно да отвеждат топлината дори в малки мащаби. Има обаче един основен проблем – остава скъпо и трудно да се изолира силиций-28 от други изотопи. Но бъдещият напредък може да бъде постигнат и в тази област, особено с някои нови причини за това.
Изследването е публикувано в списанието Physical Review Letters.
Източник: Berkeley Lab
