Nueva Electrónica

VTT ha anunciado que está desarrollando una tecnología de refrigeración basada en microelectrónica y corriente eléctrica, que puede ser utilizada por componentes electrónicos y fotónicos de baja temperatura.

La tecnología reduce el tamaño, el consumo de energía y el precio de los sistemas de refrigeración y tiene una amplia gama de campos de aplicación: un ejemplo de actualidad es la tecnología cuántica.

Muchos componentes electrónicos, fotónicos y de tecnología cuántica requieren criogenia, ya que sólo funcionan a temperaturas muy bajas. Por ejemplo, una computadora cuántica construida a partir de circuitos superconductores debe enfriarse cerca del cero absoluto (-273,15 ℃). Actualmente, estas temperaturas se alcanzan mediante refrigeradores de dilución grandes y complejos.

El nuevo método electrónico de VTT puede sustituir y complementar las soluciones existentes y reducir el tamaño de los frigoríficos. En consecuencia, esto permite reducir significativamente el tamaño de las computadoras cuánticas.

Los refrigeradores de dilución actuales se basan en el bombeo de líquidos criogénicos en varias etapas. Aunque estos refrigeradores son tecnología comercial hoy en día, siguen siendo muy caros y grandes. Lo que complica la tecnología del enfriador es especialmente su etapa más fría, donde el refrigerante es una mezcla de isótopos de helio. Una nueva tecnología de refrigeración eléctrica podría sustituir esta pieza. Esto haría que el sistema fuera mucho más simple, más pequeño, más eficiente y más rentable. Una nevera del tamaño de un coche, que enfría un chip de silicio de aproximadamente un centímetro cuadrado, podría reducirse en órdenes de magnitud hasta el tamaño de una maleta, por ejemplo.

"Creemos que este método de enfriamiento puramente eléctrico se puede utilizar en numerosas aplicaciones que requieren criogenia, desde la computación cuántica hasta detectores de radiación sensibles y tecnología espacial", dijo el profesor de investigación del VTT Mika Prunnila, quien lidera el desarrollo del refrigerador.

Los investigadores del VTT ya han confirmado experimentalmente la funcionalidad del método de refrigeración. El método ahora se está perfeccionando para convertirlo en un demostrador comercial en el proyecto SoCool, que fue concedido a VTT en el programa altamente competitivo EIC-Transition de la Comisión Europea. VTT también continuará la importante investigación fundamental sobre refrigeradores electrónicos en el proyecto CoRE-Cryo, financiado por la Fundación Centenario de las Industrias Tecnológicas de Finlandia.

La refrigeración eléctrica se puede utilizar para enfriar activamente componentes directamente en un chip de silicio o en refrigeradores de uso general a gran escala. Es una plataforma tecnológica adecuada para numerosas aplicaciones y que crea oportunidades para nuevos negocios. La parte activa del refrigerador se fabrica utilizando métodos de fabricación microelectrónica en obleas de silicio, lo que hace que la fabricación sea muy rentable.

"Hacer que los sistemas de refrigeración sean más fáciles de usar, más pequeños y más baratos puede impulsar significativamente la aplicación de tecnologías criogénicas a nuevas áreas. Vemos que nuestra tecnología de refrigeración electrónica puede desempeñar un papel importante en este desarrollo", dijo Prunnila.

La criogenia se ha convertido en un área de creciente interés gracias a la tecnología cuántica. Los sistemas desarrollados para las exigencias extremas de la tecnología cuántica también se pueden utilizar en diversos sensores, tecnología espacial y posiblemente también en la informática clásica. Los métodos de refrigeración compactos y fáciles de usar contribuyen a la adopción a gran escala de estas tecnologías.