La criogenia è lo studio delle scienze dei materiali a temperature estremamente basse. Le temperature criogeniche sono generalmente considerate inferiori a -180 ° Celsius.
La criogenia ha molti casi d'uso nella produzione e viene spesso utilizzata negli stress test per valutare la progettazione di materiali e prodotti utilizzati negli ambienti invernali. La criogenia spesso prevede l'uso di azoto liquido o elio liquido, entrambi conservati compressi a temperature molto basse. Una volta portati alla normale temperatura atmosferica, questi due composti bollono, evaporando e raffreddando rapidamente qualunque sia il recipiente in cui potrebbero essere utilizzati.
La criogenia è di particolare interesse quando applicata all'elettricità e ai processori semiconduttori a base di silicio, perché il super raffreddamento può essere utilizzato per ottenere la superconduttività. In un superconduttore, gli elettroni fluiscono attraverso il materiale senza perdita di resistenza, consentendo maggiori prestazioni grazie a frequenze operative più elevate.
La criogenia viene spesso confusa con la crionica, ma non sono la stessa cosa. La crionica è la pratica di congelare in profondità organismi deceduti di recente per un successivo risveglio.
Criogenia nel data center
I Cryocooler sono un tipo di dispositivo di raffreddamento criogenico utilizzato nei data center. Si basano sui principi dei motori termici Stirling, un concetto di raffreddamento utilizzato da decenni in molti settori. Il problema con l'utilizzo di criorefrigeratori nel data center, tuttavia, è che i motori termici devono essere abbastanza grandi per essere efficaci, e questo può essere difficile in un data center in cui lo spazio fisico è prezioso.
In passato, i criorefrigeratori venivano utilizzati per il raffreddamento in armadio o in fila. La sfida era sempre quella di instradare una quantità di aria calda sufficiente al criorefrigeratore per eseguirlo in modo efficace, quindi utilizzare la giunzione fredda generata per creare un sistema di raffreddamento a circuito chiuso. Ciò ha richiesto un numero sufficiente di ventilatori e condotti per garantire che i flussi d'aria funzionassero adeguatamente, presentando ancora una volta la sfida di disporre di spazio fisico sufficiente per rendere conveniente l'uso dei criocooler.
Criogenia e calcolo quantistico
Nel data center di oggi, il termine criogenia è spesso associato al calcolo quantistico. I computer quantistici dipendono dal super raffreddamento per il normale funzionamento, il che significa che tutti i componenti devono funzionare a temperature criogeniche. Una delle principali sfide della costruzione di sistemi di calcolo quantistico è come consentire ai qubit superconduttori di risiedere in un involucro criogenico, consentendo al contempo ai circuiti di controllo e di lettura di funzionare a temperatura ambiente.