Materiais que se resfriam sob ação da luz poderão refrigerar chips

Em 1950, Alfred Kastler sugeriu que materiais sólidos dopados com íons de terras raras poderiam se resfriar sob a ação de um processo chamado emissão anti-Stokes. Esse efeito acontece quando o material emite mais energia do que absorve.

Agora, pesquisadores da Universidade do País Basco, Espanha, demonstraram que elementos contendo o elemento érbio realmente se resfriam quando recebem um feixe de raios laser. Como o experimento foi feito com diodos laser comuns e de baixa potência, abre-se a possibilidade de criação de minúsculos refrigeradores acionados opticamente para utilização no interior de dispositivos eletrônicos, como os chips de computador.

O segredo do sucesso da experiência, comprovando uma teoria de mais de 50 anos, é emitir fótons com uma energia muito próxima, mas ligeiramente abaixo, daquela necessária para fazer os átomos do material saltarem para um nível mais alto de energia.

O material utiliza a vibração termal adicional gerada pelo laser - já que todo material já possui uma vibração termal natural. Absorvendo essa energia termal - ondas conhecidas como fónons - o material se torna fluorescente, liberando uma quantidade de energia que é maior do que aquela trazida pelo laser. Isso faz com que ele se resfrie.

O interesse no érbio não é novo. Outros pesquisadores já haviam conseguido resfriar materiais contendo itérbio e túlio - baixando sua temperatura em até 85º C. Mas o érbio pode ser resfriado com lasers com comprimento de onda na faixa de 1,5 micrômetros, comuns em sistemas de comunicação por fibras ópticas. Isso o torna um candidato natural a operar em conjunto com os equipamentos eletrônicos atuais.

O resfriamento atingido ainda é muito baixo para que já se possa pensar em substituir os dissipadores e ventiladores dos chips por uma canetinha a laser. "Mas há formas de se conseguir otimizações utilizando configurações diferentes, de forma que você possa alcançar maiores diferenciais de temperatura," diz o pesquisador Angel Garcia-Adeva.

Antes dos microprocessadores, os usos mais plausíveis para esses refrigeradores ópticos serão as máquinas fotográficas ou câmeras de infravermelho, cujos sensores geram muito calor - mas operam melhor a temperaturas mais baixas.