IBM forsøker å takle Nanotube Chip Cooling

Dagens bærbare datamaskiner og stasjonære datamaskiner bruker silisiumspåner som skaleres ned til mindre størrelser for å gjøre dem raskere og mer energieffektive. For det formål blir flere transistorer samlet i chips, og jo mindre en transistor er, desto bedre utfører den. For å skape mindre transistorer, undersøker chiputviklere bruken av karbonnanorør. Carbon nanorør er sylindere laget av karbonatomer, med en diameter på 1 til 2 nanometer. Men karbonnanorør må forstås før de blir implementert, og varmespredning er en av sine begrensninger, sier Avouris. For mange karbon nanorør som er sammenfylt, er vanskelige å kjøle seg ved bare å blåse luft gjennom kretsene, sa han. Overflødig varme reduserer ytelsen og til slutt kan føre til at nanorørene ødelegger seg selv.

"Det første trinnet er at vi ønsker å forstå hvordan elektroner strømmer gjennom dette materialet, da det er helt forskjellig fra hvordan elektronene flyter gjennom silisium," sa Avouris.. Kullnanorør basert på materialer som grafen har uvanlige oppvarmings- og dissipasjonsmekanismer som kan ha bredere implikasjoner for nanoteknologi.

Varme produseres i karbonnanorør ved hvor raskt atomer vibrerer. Jo raskere atomer vibrerer, jo mer varme de genererer, som deretter blir spaltet til underlaget, som er materialet som holder nanorøret på plass. Forskerne likte å forstå oppvarming og spredning av nanorør for å forstå varmeavledning i konvensjonelle silisiumspåner.

"Det er det du bryr deg om i en datamaskin. Ikke bare hvordan de enkelte enhetene varmes opp, men hvordan hele datamaskinen varmes opp. ta den bærbare datamaskinen, legg den på fanget ditt, så begynner du å brenne beina dine. Det er overføring av varme fra de enkelte enhetene til underlaget på datamaskinen, deretter til chassiset … på benet ditt, sier Avouris.

Men silisium og nyere karbonnanorør virker annerledes, så forskerne må ta et skritt tilbake og forstå vitenskapen om dette nye materialet, sa forskerne.

Forskerne undersøkte effektive måter å overføre varme fra nanorørene til underlaget med hjelp av et annet karbonmateriale som sitter mellom.

Funnene er av grunnleggende vitenskapelig betydning og avgjørende for etableringen av termiske styringssystemer som vil regulere varmen av fremtidig karbon nanorørbaserte enheter, sier Avouris.

Dette er første undersøkelse for å forstå varme og kjøling på karbonnanorør, sier Avouris. Det er mange flere trinn som kreves i forskningen før slike slike enheter kan produseres kommersielt, men dette er et ekstremt viktig skritt, sa han.

"Forståelsen av hvordan varmen flyter gjennom spesifikke nanorøranordninger vil få viktige implikasjoner på operasjonen og integrering av fremtidige karbonbaserte enheter, sier Avouris.

Forskerne publiserte sine funn i et nylig utgitt tema av Nature Nanotechnology.