Aquecimento de processadores resolvido com material com expansão termal zero

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/01/2008

Estrutura do material de expansão termal zero.
[Imagem: Y. Zhang et al. - 10.1103/PhysRevLett.99.215901]

Os tradicionais coolers são necessários para evitar que a temperatura dos chips atinja um ponto no qual o material de que são feitos comece a se expandir. Uma expansão mínima seria suficiente para interromper os delicados circuitos em seu interior, fazendo com que o processador pare de funcionar.

Expansão termal zero

Agora, pesquisadores do Instituto de Pesquisas Argonne, nos Estados Unidos, descobriram um material semicondutor com expansão termal igual a zero. O chamado semicondutor ZTE ("Zero Thermal Expansion") não resolve o problema da excessiva dissipação de calor dos chips, ele torna os chips mais resistentes ao calor.

O novo semicondutor com expansão termal zero poderá ser utilizado para a fabricação de microprocessadores que suportarão temperaturas muito mais elevadas do que os atuais, sem o risco de ficarem danificados.

Híbrido orgânico-inorgânico

Os materiais ZTE não são exatamente uma novidade e têm estado na agenda de engenheiros que lidam com óptica, componentes de motores automotivos e até utensílios de cozinha. Já os ZTE com aplicações na eletrônica são bem mais raros porque em sua grande maioria eles são materiais vítreos, que não funcionam bem em aplicações eletrônicas.

Já o novo material com expansão termal zero descoberto pelos pesquisadores é uma estrutura híbrida orgânica-inorgânica com propriedades eletrônicas e ópticas, o que o coloca na classe dos semicondutores multifuncionais. O trabalho também sugere técnicas para o projeto de materiais sintéticos com qualquer índice de expansão termal desejado, seja ele positivo ou negativo.

Estabilidade termal e química

Os materiais híbridos normalmente têm problemas de estabilidade termal e química, mas o novo ZTE é excepcionalmente estável no ar ambiente, mesmo sob a ação de um laser ultravioleta.

"Ele é uma mistura de materiais orgânicos e inorgânicos," explicou Zahirul Islam, um dos participantes do projeto, em um comunicado do Instituto, "que forma um cristal ordenado tridimensionalmente e totalmente coerente. Normalmente os materiais orgânicos e inorgânicos não funcionam bem juntos, mas aqui eles estão trabalhando juntos para apresentar essas incríveis propriedades."

Múltiplas aplicações

O novo material híbrido tem potencial para ser utilizado em lasers semicondutores de alta eficiência, células solares ultrafinas e flexíveis, LEDs e sensores. Ele também pode ser "dopado" - dopagem é o processo de adição de quantidades mínimas de outros elementos - para formar materiais condutores transparentes.

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