Físicos demuestran existencia de efecto de enfriamiento de nanoescala dentro de transistores de grafeno

por | Abr 4, 2011 | Curiosidades | 0 Comentarios

Esta es la punta de un AFM que mide los efectos termoeléctricos que tenien lugar dentro de un transistor de grafeno Fuente: Alex Jerez / Beckman Institute for Advanced Science and Technology

Los físicos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (UIUC) han demostrado recientemente la existencia de un efecto de enfriamiento de nanoescala dentro de transistores de grafeno. Estas estructuras son aparentemente capaces de reducir sus propias temperaturas, revela el equipo.

Estas son las primeras observaciones de tales efectos termoeléctricos que tendrán lugar en el punto de contacto entre los transistores de grafeno. Los resultados tienen enormes implicaciones para la industria electrónica. En este punto, la cuestión con los equipos es el grado de miniaturización permitido por la tecnología actual es la creación de transistores que se ponen extremadamente calientes durante las operaciones normales. Se refrigeran activamente a través de sistemas basados en agua o ventiladores, y estos sistemas consumen mucha energía.

Los transistores regulares se calientan debido a un proceso llamado calefacción resistente, que se produce cuando los electrones que fluyen a través de los dispositivos se ven obstaculizados y no pueden pasar. Esto genera pérdida y es una de las principales razones por qué todos los electrónicos de hoy en día se calientan. Hay algunos efectos termoeléctricos en transistores regulares que también enfríen el dispositivo, pero la influencia de la calefacción resistente ahora supera a estos efectos, explica el profesor de ingeniería y ciencia mecánica en UIUC, William King, el líder de la nueva investigación.

Según las palabras de William King: “En el silicio y la mayor parte de materiales conocidos, el calentamiento eléctrico es mucho mayor que la capacidad de disipar ese calor. Sin embargo, hemos descubierto que hay zonas en los transistores de grafeno en las que el enfriamiento termoeléctrico es superior a la acumulación de calor, lo que permitiría, en teoría, diseñar dispositivos que se autoenfriasen sin ayuda externa. Es la primera vez que se observa esta cualidad en los dispositivos de grafeno”

Eric Pop, un profesor de eléctrica e informática en la misma universidad, fue el colíder del estudio. El nuevo trabajo fue publicado en la edición en línea del 3 de abril de la revista Nature Nanotechnology, informa EurekAlert. En este punto, se dice que la industria electrónica es dirigida hacia la sustitución de silicio con grafeno en cuanto al material principal para realizar los transistores. Este último es un compuesto de carbono, que tiene una forma hexagonal, no hay resistencia al paso actual y la estructura más fuerte jamás descubierta en la naturaleza.

Debido al hecho de que el grafeno es sólo un átomo de espesor, los expertos todavía tienen que comprender plenamente la complejidad de los fenómenos relacionados con la generación y distribución de calor dentro de este material. El compuesto de carbono fue descubierto hace 6 años, y todavía hay muchas cosas que aprender al respecto. En la nueva investigación, el equipo UIUC utilizó la punta de un microscopio de fuerza atómica (AFM) para medir la temperatura de un transistor de grafeno. Los resultados sorprendieron incluso a los investigadores.

En el punto de contacto entre los transistores de grafeno y su conexión de metal, los efectos de refrigeración termoeléctrica predominaban delante de la calefacción resistente. Esto significa que la temperatura del transistor estaba en realidad bajando mientras operaba, en vez de aumentar, como pasa con los transistores de silicio. “En silicio y la mayoría de los materiales, la calefacción electrónica es mucho mayor que la auto-refrigeración. No obstante, hemos encontrado que en estos transistores de grafeno, hay regiones donde la refrigeración termoeléctrica puede ser mayor que la calefacción resistente, lo que permite que estos dispositivos se enfríen por sí mismos”, dice King.

“Este auto-refrigeración jamás ha sido observada para los dispositivos de grafeno”, añade él. “Los electrónicos de grafeno están todavía en su infancia; sin embargo, nuestras mediciones y simulaciones muestran que los efectos termoeléctricos se incrementarán mientras que la tecnología de transistores de grafeno y los contactos mejoran”, añade Pop.

Via: http://news.softpedia.com/es/El-grafeno-muestra-el-efecto-de-enfriamiento-a-nanoescala-192854.html

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