20/02/2013 - Nueva tecnología de refrigeración magnética de chips

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El investigador Luis Hueso de CIC nanoGUNE, junto con investigadores de la Universidad de Cambridge, entre otros, ha desarrollado una nueva tecnología de refrigeración magnética de chips, basada en la tensión de los materiales.

Este avance permite un impacto menor sobre el medio ambiente que las tecnologías actuales. El trabajo ha sido publicado recientemente en la prestigiosa revista Nature Materials.

Los actuales 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 por tanto lo enfría. Sin embargo, 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. Se trata de, en lugar de gas, usar un material magnético, y en lugar de ciclos de compresión-expansión, ciclos de imanación-desimanación. La refrigeración magnética es una técnica basada en el efecto magnetocalórico, es decir, se basa 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 búsqueda de nuevas formas de controlar la magnetización es fundamental.

Magnetismo sin campos magnéticos

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 desarrollado unos films de unos 20 nanómetros compuestos de lantano, calcio, manganeso y oxígeno (La_0.7Ca_0.3MnO₃). 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, congeladores etc., 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 doctor Hueso destaca que se trata de un tema muy interesante de cara a futuras patentes.

Luis Hueso

Luis Hueso (Madrid, 1974) es investigador Ikerbasque y líder del grupo de nanodispositivos en nanoGUNE. Es Doctor en Física por la Universidad de Santiago de Compostela. Entre 2002 y 2005 fue becario Marie Curie en la Universidad de Cambridge, donde desarrolló un proyecto sobre el transporte del spin en nanotubos de carbono. En 2006 se trasladó al Consiglio Nazionale delle Ricerche (Italia) y en 2007 fue nombrado Profesor de la Universidad de Leeds. Desde 2008 Luis Hueso continúa sus actividades de investigación científica en el grupo de nanodispositivos de nanoGUNE, explorando materiales y funcionalidades para poder desarrollar nuevos dispositivos electrónicos que supongan una revolución frente a los actuales, basados en silicios, y que podrían estar próximos a su límite de capacidad. Precisamente esta tarea le permitió obtener en 2012 la prestigiosa beca Starting Grant que otorga el Consejo Europeo de Investigación, por un valor de 1,3 millones de euros.

Referencia publicación

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. DOI: 10.1038/NMAT3463.
 

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