Nueva tecnología de refrigeración magnética de chips

Un equipo europeo, con la participación de CIC nanoGUNE, ha comprobado que al tensionar y relajar un material se genera un efecto similar al del campo magnético que sirve para refrigerar. De esta forma han creado una tecnología de refrigeración magnética, en lugar de la clásica por gas, de menor impacto ambiental.

Nueva tecnología de refrigeración magnética de chips

El investigador Luis Hueso en el laboratorio. / Elhuyar.

Basque Research
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20 febrero 2013 20:00

El investigador Luis Hueso de CIC nanoGUNE, junto con investigadores de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) y otros centros europeos, ha desarrollado una nueva tecnología de refrigeración magnética de chips, basada en la tensión de los materiales.

El avance, que publica la revista Nature Materials, permite un impacto menor sobre el medio ambiente que las tecnologías actuales.

Hasta ahora los sistemas de refrigeración, ya sean frigoríficos, congeladores o aparatos de aire acondicionado, utilizan la compresión y expansión de un gas. Al comprimirse el gas pasa al estado líquido y al expandirse se evapora de nuevo.

Para evaporarse necesita calor, lo extrae del medio al que toca y lo enfría, pero este sistema es dañino para el medio ambiente, y además, los compresores utilizados tienen baja eficacia.

Una de las principales alternativas que se está investigando actualmente es la refrigeración magnética, y en este ámbito se enmarca el nuevo estudio. En la refrigeración magnética, en lugar de gas, se usa un material magnético, y en lugar de ciclos de compresión-expansión, ciclos de imanación-desimanación.

Se trata de una técnica basada en el efecto magnetocalórico, es decir, en las propiedades que poseen algunos materiales para modificar su temperatura cuando se les aplica un campo magnético.

Sin embargo, la aplicación de un campo magnético conlleva muchos problemas en los dispositivos tecnológicos miniaturizados actuales –chips electrónicos, memorias de ordenador…–, ya que el campo magnético podría interaccionar negativamente al actuar sobre las unidades cercanas. En este sentido, la resulta esencial encontrar nuevas formas de controlar la magnetización.

Magnetismo sin campos magnéticos

Ahora, los investigadores Luis Hueso, Andreas Berger y Odrej Hovorka de nanoGUNE han descubierto que usando la tensión de los materiales, se pueden obviar los problemas de la aplicación de un campo magnético.

“Tensionando el material y relajándolo, se crea un efecto similar al del campo magnético, induciendo así el efecto magnetocalórico responsable de la refrigeración” explica Luis Hueso, líder del grupo de nanodispositivos en nanoGUNE e investigador del estudio.

“Esta nueva tecnología nos permite tener un método de refrigeración más local y más controlado, sin perturbar al resto de las unidades del dispositivo, y en acorde con la tendencia a la miniaturización de dispositivos tecnológicos”, añade Hueso.

Se han creado films nanómétricos de lantano, calcio, manganeso y oxígeno 

Se han desarrollado unos films de unos 20 nanómetros compuestos de lantano, calcio, manganeso y oxígeno (La0.7Ca0.3MnO3). Según Hueso, “el objetivo de este campo de investigación es encontrar materiales eficientes, económicos y respetuosos con el medio ambiente”.

 “La idea surgió en la Universidad de Cambridge, y entre diversos grupos del Reino Unido, Francia, Ucrania y del País Vasco hemos dado con el material adecuado y una técnica eficaz para la refrigeración de chips electrónicos, memorias de ordenador y todo ese tipo de aplicaciones de la microelectrónica. Tecnológicamente no habría ninguna barrera para emplearlo en frigoríficos o congeladores, pero económicamente de momento no compensa, debido al tamaño” subraya Hueso.

Hoy en día, en los grandes servidores de datos, la mayor parte del dinero se va en refrigerar. Por ello, esta nueva tecnología podría ser eficaz en este tipo de aplicaciones. Igualmente, una de las grandes limitaciones que tienen hoy en día los procesadores de los ordenadores es que no pueden ir todo lo rápido que se quiere, porque se calientan fácilmente.

“Si conseguimos enfriarlos adecuadamente, serían más eficaces y podrían trabajar a más velocidad” añade Hueso. El investigador, que en 2012 obtuvo la beca Starting Grant por un valor de 1,3 millones de euros, destaca que se trata de un tema muy interesante de cara a futuras patentes.

Referencia bibliográfica:

X.Moya, L.E. Hueso, F. Maccherozzi, A.I. Tovstolytkin, D.I. Podyalovskii, C. Ducati, L.C. Phillips, M. Ghidini, O. Hovorka, A. Berger, M.E. Vickers, E. Defay, S.S. Dhesi and N. D. Mathur. “Giant and reversible extrinsic magnetocaloric effects in La0.7Ca0.3MnO3 films due to strain”. Nature Materials 12: 52-58, 2013. DOI: 10.1038/NMAT3463.

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