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Dissipação de calor em chips usando nanotubos de carbono : mais um importante avanço.

Pesquisadores da Universidade de Purdue, Indiana (EUA), acabam de apresentar um novo meio de colocar nanotubos de carbono sobre um substrato de silício, a fim de dissipar o calor no interior de um chip. Os nanotubos "crescem" sobre o substrato segundo um procedimento químico e são a seguir encapsulados num "empacotamento" metálico. Os pesquisadores, financiados pela NASA, receberam, ainda, suporte da Intel.

Dendrímeros que colam

Os cientistas recorreram a um procedimento de fabricação ao qual chamaram "deposição química em fase vapor assistida por plasma de microonda" (microwave plasma chemical vapor deposition ou MPCVP). Sumariamente falando, toma-se um substrato de silício, sobre o qual se coloca os dendrímeros. Molécula orgânica cuja forma lembra os ramos de uma árvore, seu objetivo é vir prender-se ao silício. Para isso, colocam-se grupos amina (-NH2) na extremidade dos dendrímeros, para que eles se agarrem fortemente à superfície do silício. Quanto melhor eles estiverem ligados, melhor dissiparão o calor liberado pela matriz.

Dendrímeros são similares a polímeros hiper-ramificados: suas estruturas contêm unidades repetidas de ramificação, denominadas "dendrons", que se irradiam a partir de um núcleo central.

Créditos: Cambridge Display Technology

Catalisadores como grãos

Partículas catalíticas, constituídas de metais de transição como o ferro, o cobalto, o níquel ou o paládio são depositadas entre os ramos de dendrímeros. Isso permite, por conseguinte, fixar essas partículas essenciais para o crescimento de nanotubos. Aplica-se, enfim, um tratamento térmico (intenso) para fazer desaparecer a molécula orgânica e deixar somente as partículas catalíticas.

Segundo os pesquisadores, "o dendrímero é um veículo que serve para entregar a carga de partículas catalíticas, nos dando a possibilidade de semear o crescimento de nanotubos de carbono diretamente sobre o substrato".

A superfície é em seguida exposta a gás metano e a um campo de microondas. As microondas decompõem o metano e depositam o carbono sobre os catalisadores.

Essa técnica tem a vantagem de permitir aos cientistas controlar a densidade e a espessura da floresta de nanotubos.

Assim, os nanotubos de carbono crescem na vertical. O empacotamento vem a seguir se colocar embaixo. Tal efeito é semelhante a aquele que se dá quando se coloca um pedaço de vidro sobre um tapete e se observa as fibras do tecido se dobrarem: os nanotubos de carbono se curvam sob o peso do empacotamento. Assim, eles formam uma camada densa e espessa que tem um forte contato com o metal.

Baratunde A. Cola (esquerda) e Placidus Amama (direita) trabalhando no equipamento com o qual lograram fazer crescer nanotubos de carbono na superfície de chips de computador. O crescimento "tipo carpete" de nanotubos se mostrou mais eficiente que os materiais convencionais utilizados como interface térmica. A pesquisa está sendo realizada no Birck Nanotechnology Center, em Discovery Park, na Universidade de Purdue.

Créditos: David Umberger/Purdue

Uma tecnologia que tem futuro

Se esse procedimento parece pelo menos complexo, os pesquisadores afirmam que o mesmo não custa caro, comparativamente a certas técnicas hoje empregadas. O procedimento não necessita, por exemplo, de salas limpas nas quais são gravadas as "bolachas" de silício (waffers). Os nanotubos apresentam, também, uma performance superior aos dissipadores atualmente utilizados.

Compreende-se, portanto, o interesse da Intel por essa tecnologia. O financiador não precisou a natureza do apoio que deu ao projeto, mas sabe-se que esse tipo de tecnologia diz respeito diretamente à fabricação de processadores. Antes, os pesquisadores fabricavam os nanotubos de carbono separadamente para, a seguir, uni-los ao silício com a ajuda de um polímero. Neste caso, os nanotubos são produzidos diretamente sobre o silício.

Nanotubos de carbono: pesquisas de hoje para os produtos de amanhã.

Não é esta a primeira vez que falamos, no Boletim Eletrônico LQES NEWS, sobre os nanotubos de carbono como dissipadores de calor. Pesquisadores finlandeses tinham, também, em março passado, mostrado como dar forma à camada de nanotubos uma vez presente sobre um substrato (1). Hoje, pesquisadores americanos se interessam em "crescer" os nanotubos diretamente sobre o substrato.

Physorg.com (www.physorg.com), consultado em 18 de outubro, 2007 (Tradução - MIA).

(1) Refrigerando chips com radiadores à base de nanotubos.

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