Un equipo de investigadores de la Universidad de Oxford, La Universidad de Delft e IBM Zurich han demostrado que el grafeno se puede utilizar para construir sensores de temperatura sensibles y autoalimentados. Los hallazgos allanan el camino para el diseño de termopares de alta sensibilidad, que podrían integrarse en nanodispositivos e incluso células vivas.

Sensores de temperatura en chip que son escalables, fiables e instalables en nanodispositivos son fundamentales para la futura gestión térmica en las CPU. Al determinar el calentamiento local en ciertos segmentos de una CPU a través de la distribución de monitores de temperatura a lo largo de puntos críticos, La retroalimentación se puede proporcionar a un sistema de control. En respuesta, La gestión térmica podría permitir la redistribución de la carga térmica mediante refrigeración puntual o distribución de carga. por ejemplo, entre diferentes núcleos informáticos, evitando puntos calientes y permitiendo una vida útil más larga del dispositivo, además de ahorrar energía. Estos sensores de temperatura deben ocupar un espacio reducido, alta precisión, consumir una cantidad mínima de energía y ser compatible con las técnicas de nanofabricación establecidas.

Termometría en chip

Los termopares son un candidato ideal para termometría de bajo costo, ya que son autoalimentados y relativamente fáciles de fabricar. Tienden a tener pequeñas variaciones en la sensibilidad porque su señal proviene de las propiedades intrínsecas del material. Típicamente, Los termopares son una combinación de dos materiales con diferentes coeficientes de Seebeck unidos en el extremo de detección, permitiendo la medición de una acumulación de termovoltaje entre una detección y una referencia que es proporcional a una diferencia de temperatura. Para lograr la termometría en chip con termopares convencionales, normalmente se requieren dos corridas de fabricación separadas. Sin embargo, Los termopares que se pueden integrar fácilmente en la integración actual de la escala de obleas ya han despertado interés, con múltiples esfuerzos para fabricar termopares de un solo metal informados anteriormente. Todavía, estos termopares tienen una pequeña sensibilidad (del orden de 1 μV / K), tienden a tener una huella grande y un grosor relativamente grande del orden de 100 nanómetros.

Grafeno

Un equipo de investigadores de la Universidad de Oxford, La Universidad de Delft e IBM Zurich ahora han demostrado que el grafeno se puede utilizar para construir sensibles, Sensores de temperatura monomaterial y autoalimentados. Ellos modelaron el grafeno, una hoja de átomos de carbono de un átomo de espesor, en forma de U, con una pierna ancha y una estrecha que se unen en el extremo sensor. Al ajustar cuidadosamente la geometría de las patas de grafeno y aprovechar el efecto de la dispersión de electrones en los bordes del dispositivo de grafeno, el equipo logró una sensibilidad máxima de ΔS≈39 μV / K.

Los resultados podrían allanar el camino para el diseño de termopares de alta sensibilidad con posibilidad de integración en estructuras de van der Waals y futuros circuitos de grafeno. Además, debido a la naturaleza bioinerte del grafeno y su estabilidad en una variedad de circunstancias, Estos termopares también podrían usarse como sensores de temperatura en entornos hostiles o sensibles, como las células y otros sistemas vivos.