IBM probeert Nanotube af te weren Chipkoeling

De onderzoekers hebben manieren gevonden om de temperaturen van kleine koolstofnanobuisjes te meten, wat voorheen niet mogelijk was, zei Phaedon Avouris, IBM fellow en manager, nanoscale science and technology, bij IBM Research.

De huidige laptops en desktops gebruiken siliciumchips die worden verkleind naar kleinere formaten om ze sneller en energiezuiniger te maken. Daartoe worden meer transistors in chips gebundeld en hoe kleiner een transistor, hoe beter hij presteert. Om kleinere transistors te maken, onderzoeken chipontwikkelaars het gebruik van koolstofnanobuisjes. Koolstofnanobuisjes zijn cilinders gemaakt van koolstofatomen, met een diameter van 1 tot 2 nanometer.

Maar koolstofnanobuisjes moeten worden begrepen voordat ze worden geïmplementeerd en warmtedissipatie is een van hun beperkingen, zei Avouris. Te veel koolstof nanobuisjes samengebundeld zijn moeilijk te koelen door alleen maar lucht door de circuits te blazen, zei hij. Overtollige warmte verlaagt de prestaties en kan uiteindelijk de nanobuisjes doen vernietigen.

"De eerste stap is dat we willen begrijpen hoe elektronen door dit materiaal stromen, omdat het compleet verschilt van de manier waarop elektronen door silicium stromen," zei Avouris.. Koolstofnanobuizen op basis van materialen zoals grafeen hebben ongebruikelijke verwarmings- en dissipatiemechanismen die een bredere implicatie voor nanotechnologie kunnen hebben. <> Er wordt warmte in koolstofnanobuizen gegenereerd door de snelheid waarmee atomen trillen. Hoe sneller de atomen trillen, hoe meer warmte ze genereren, die vervolgens wordt gedissipeerd naar het substraat, het materiaal dat de nanobuis op zijn plaats houdt. De wetenschappers vergeleken het begrijpen van de verwarming en de dissipatie van nanobuisjes om de warmtedissipatie in conventionele siliciumchips te begrijpen.

"Dat is wat je belangrijk vindt in een computer. Niet alleen hoe de individuele apparaten opwarmen, maar ook hoe de hele computer opwarmt. neem je laptop, leg hem op je schoot, je begint je benen te verbranden, dat is de overdracht van warmte van de afzonderlijke apparaten naar het substraat van de computer, dan naar het chassis … op je been, "zei Avouris.

Silicium en de nieuwere koolstofnanobuizen werken echter anders, dus de onderzoekers moeten een stapje terug doen en de wetenschap van dit nieuwe materiaal begrijpen, aldus de onderzoekers.

De bevindingen zijn van fundamenteel wetenschappelijk belang en cruciaal bij het maken van thermische beheersystemen die de warmte van toekomstige koolstofatomen reguleren op nanobuizen gebaseerde apparaten, zei Avouris.

Dit is het eerste onderzoek naar inzicht in warmte en koeling op koolstofnanobuisjes, aldus Avouris. Er zijn nog veel meer stappen nodig in het onderzoek voordat dergelijke apparaten commercieel kunnen worden geproduceerd, maar dit is een uiterst belangrijke stap, zei hij.

"Het inzicht in de manier waarop warmte door specifieke nanobuisapparaten stroomt, zal belangrijke gevolgen hebben voor de werking en integratie van toekomstige koolstof gebaseerde apparaten, "zei Avouris.

De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in een recent nummer van Nature Nanotechnology.