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El sorprendente “calentamiento Joule a distancia” de los nanotubos de carbono

Nanotubos
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Investigadores estadounidenses han descubierto que los CNTs se mantienen a baja temperatura durante la circulación de corriente eléctrica, abriendo las puertas a procesadores de alta velocidad.

Científicos de la Universidad de Maryland (UMD) han descubierto una sorprendente propiedad en los nanotubos de carbono (CNTs por sus siglas en inglés), que en teoría podría incrementar la velocidad de los procesadores futuros de manera significativa y sin sobrecalentarlos. ¿Cuál es esa propiedad? El denominado “calentamiento remoto” o “calentamiento Joule a distancia”.

John Cumings, investigador de la Universidad de Maryland (Imagen: http://mse.umd.edu)
John Cumings, investigador de la Universidad de Maryland

(Imagen: http://mse.umd.edu)

Al parecer, cuando una corriente eléctrica pasa a través de un CNT, la temperatura aumenta en el sustrato de nitruro de silicio adyacente mientras los nanotubos y los metales adheridos se mantienen fríos. Algo radicalmente contrario a lo que marca el conocido efecto Joule, ya que por norma general lo electrones viajan a través del cable conductor chocando con los atómos y haciéndolos vibrar hasta liberar energía en forma de calor.

Dos de los investigadores responsables del estudio, Kamal Baloch y John Cumings, creen que la diferencia radica en la participación de ciertos campos eléctricos capaces de mover la energía desde los nanotubos hasta el sustrato. “Creemos que los electrones de los nanotubos crean campos eléctricos debido a la corriente, y que los átomos del sustrato responden directamente a esos campos”, explican. “La transferencia de energía se lleva a cabo a través de estos intermediarios, y no porque los electrones de los nanotubos reboten con los átomos del sustrato”.

En términos generales sería algo parecido a lo que sucede con los hornos microondas, donde ambos conductores mantienen sus niveles de temperatura estables mientras calientan las regiones circudantes. Aunque la física involucrada es muy diferente. Y, lo que es más importante, abre las puertas a procesadores más potentes y eficientes.

“Lo que limita el rendimiento del procesador de una computadora actualmente es la velocidad a la que puede funcionar, y lo que limita la velocidad es el hecho de que se calienta demasiado”, comenta Baloch. “Si se pudiera encontrar alguna manera de deshacerse del calor residual con mayor eficacia, entonces se podrían alcanzar velocidades más rápidas. Un transistor que no disipa la energía en forma de calor en su interior, como los nanotubos en nuestro experimento, podría cambiar las reglas de juego”.