IBM forsøger at tackle Nanotube Chip Cooling

IBM forskere sagde mandag de ser på måder at forbedre varmeledelsen i carbon nanorubstransistorer for at forhindre dem i selvdestruktion. Forskerne har fundet måder at måle temperaturerne på små carbon nanorør, hvilket ikke tidligere var muligt, sagde Phaedon Avouris, IBM-stipendiat og manager, nanoskala videnskab og teknologi, ved IBM Research.

Dagens bærbare computere og desktops bruger siliciumchips, der skaleres ned i mindre størrelser, så de bliver hurtigere og mere effektive. Til dette formål bliver flere transistorer bundtet i chips, og jo mindre en transistor er, desto bedre udfører den. For at skabe mindre transistorer undersøger chipudviklere brugen af ​​carbon nanorør. Carbon nanorør er cylindre lavet af carbonatomer, med en diameter på 1 til 2 nanometer. Men kulstofnanorør skal forstås inden de implementeres, og varmeafledning er en af ​​deres begrænsninger, siger Avouris. For mange carbon nanorør sammenbundet er vanskelige at afkøle ved blot at blæse luft gennem kredsløbene, sagde han. Overdreven varme sænker ydeevnen og i sidste ende kan forårsage nanorørerne selvdestruktion. "Det første trin er, at vi ønsker at forstå, hvordan elektroner strømmer gennem dette materiale, da det er helt anderledes end elektronernes strømning gennem silicium," siger Avouris.. Kulstofnanorør baseret på materialer som grafen har usædvanlige opvarmnings- og dissipationsmekanismer, der kan få bredere konsekvenser for nanoteknologi.

Varme produceres i carbon nanorør ved, hvor hurtigt atomer vibrerer. Jo hurtigere atomerne vibrerer, desto mere varme genererer de, som derefter formidles til substratet, hvilket er det materiale, der holder nanorøret på plads. Forskerne lignede forståelsen af ​​opvarmning og spredning af nanorør til forståelse af varmeafledning i konventionelle siliciumchips.

"Det er det, du er ligeglad med i en computer. Ikke kun hvordan de enkelte enheder opvarmes, men hvordan hele computeren opvarmes. tag din bærbare computer, sæt det på dit skød, så begynder du med at brænde dine ben. Det er overførslen af ​​varme fra de enkelte enheder til computerens underlag og derefter til chassiset … på benet, siger Avouris.

Men silicium og de nyere carbon nanorør virker forskelligt, så forskerne skal tage et skridt tilbage og forstå videnskaben om dette nye materiale, sagde forskerne.

Forskerne undersøgte effektive måder at overføre varme fra nanorørerne til substratet ved hjælp af et andet kulstofmateriale, der sidder ind imellem.

Resultaterne er af grundlæggende videnskabelig betydning og afgørende for oprettelsen af ​​termiske styringssystemer, som vil regulere varmen for fremtidig kulstof nanotube-baserede enheder, siger Avouris.

Dette er den første forskning i forståelse af varme og afkøling på carbon nanorør, siger Avouris. Der kræves mange flere skridt i forskningen, inden sådanne sådanne enheder kan produceres kommercielt, men dette er et yderst vigtigt skridt, sagde han.

"Forståelsen af, hvordan varmen strømmer gennem specifikke nanorøranordninger vil få vigtige konsekvenser for operationen og integration af fremtidige kulstofbaserede enheder ", siger Avouris.

Forskerne offentliggjorde deres resultater i et nyligt udgave af Nature Nanotechnology.