Donde hay electricidad, generalmente hay calor, y ese es un obstáculo importante para los dispositivos electrónicos que se encogen. Los científicos ahora han descubierto que los nanocables hechos de cierto isótopo de silicio pueden conducir el calor un 150 por ciento mejor que el silicio normal, lo que podría conducir a chips de computadora drásticamente más fríos.
En un sistema electrónico ocupado, las corrientes eléctricas generan mucho calor, lo que puede dañar los componentes si se permite que se acumule. Como tal, la tecnología de enfriamiento también ha avanzado a un ritmo acelerado, pero a medida que los componentes electrónicos se vuelven cada vez más pequeños, se vuelve más difícil disipar el calor de manera efectiva.
En el nuevo estudio, los investigadores descubrieron un nuevo fenómeno que algún día podría usarse para fabricar chips de computadora con propiedades de enfriamiento muy superiores. La clave es un isótopo particular de silicio, conocido como silicio-28 (Si-28). Los isótopos son átomos de un elemento particular que contienen diferente número de neutrones.
La mayoría (alrededor del 92 por ciento) del silicio ya existe como Si-28, mientras que el cinco por ciento es silicio-29 y el tres por ciento restante es silicio-30. En un chip de computadora, estos isótopos tienen las mismas funciones electrónicas generales, pero estudios previos han encontrado que las "impurezas" de Si-29 y Si-30 pueden interrumpir el flujo de calor.
En el pasado, los científicos descubrieron que fabricar componentes de silicio-28 puro a granel puede mejorar la conducción del calor en alrededor de un 10 por ciento; no está mal, pero realmente no vale la pena el costo adicional. Para el nuevo estudio, los investigadores examinaron qué tan bien conducirían el calor los nanocables hechos de Si-28 puro.
El equipo colocó un nanocable Si-28 de solo 90 nanómetros de ancho entre dos almohadillas de microcalentamiento y aplicó una corriente eléctrica a una para que el calor generado fluyera a través del nanocable hacia la otra. Los científicos esperaban que la mejora fuera del orden del 20 por ciento, pero para su gran sorpresa, funcionó un 150 por ciento mejor que los nanocables de silicio natural.
Un examen más detallado reveló que se había formado una capa de dióxido de silicio en el exterior del nanocable, que alisaba efectivamente una superficie generalmente rugosa que dispersa el calor. En el interior, la falta de defectos de otros isótopos mantuvo el calor en el camino para viajar a través del núcleo del nanocable.
Los investigadores dicen que su trabajo podría allanar el camino para nuevos chips de computadora que puedan transportar el calor de manera más efectiva, incluso a escalas diminutas. Sin embargo, existe un problema importante: sigue siendo costoso y difícil aislar el silicio-28 de otros isótopos. Pero también se podrían lograr avances futuros en esa área, especialmente con algunas nuevas razones para hacerlo.
La investigación se publicó en la revista Physical Review Letters.
Fuente: Laboratorio de Berkeley
