La electrónica gobierna nuestro mundo, pero los electrones gobiernan nuestra electrónica.
Un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Ohio ha descubierto una forma de simplificar la forma en que los dispositivos electrónicos usan esos electrones, utilizando un material que puede cumplir funciones duales en la electrónica, donde históricamente han sido necesarios múltiples materiales.
El equipo publicó sus hallazgos el 18 de marzo en la revista Materiales de la naturaleza .
"Hemos encontrado esencialmente un material de doble personalidad", dijo Joseph Heremans, coautor del estudio, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial y Académico Eminente de Ohio en Nanotecnología en el estado de Ohio. "Es un concepto que no existíaantes de."
Sus hallazgos podrían significar una renovación de la forma en que los ingenieros crean todos los diferentes tipos de dispositivos electrónicos. Esto incluye todo, desde las células solares, los diodos emisores de luz en su televisor, los transistores en su computadora portátil y los sensores de luz enla cámara de tu teléfono inteligente
Esos dispositivos son los componentes básicos de la electricidad: cada electrón tiene una carga negativa y puede irradiar o absorber energía dependiendo de cómo se manipule. Los agujeros, esencialmente, la ausencia de un electrón, tienen una carga positiva. Los dispositivos electrónicos funcionanmoviendo electrones y agujeros, esencialmente conduciendo electricidad.
Pero históricamente, cada parte del dispositivo electrónico solo podía actuar como portaelectrones o como portaobjetos, no ambos. Eso significaba que la electrónica necesitaba múltiples capas y múltiples materiales para funcionar.
Pero los investigadores del estado de Ohio encontraron un material - NaSn 2 como 2 , un cristal que puede ser a la vez soporte de electrones y soporte de agujeros, eliminando potencialmente la necesidad de múltiples capas.
"Es este dogma en la ciencia, que tienes electrones o que tienes agujeros, pero no tienes ambos. Pero nuestros hallazgos lo ponen del revés", dijo Wolfgang Windl, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en Ohio Statey coautor del estudio. "Y no es que un electrón se convierta en un agujero, porque es el mismo conjunto de partículas. Aquí, si miras el material de una manera, se ve como un electrón, pero si miras otromanera, parece un agujero "
El hallazgo podría simplificar nuestra electrónica, quizás creando sistemas más eficientes que operan más rápidamente y se descomponen con menos frecuencia.
Piense en ello como una máquina Rube Goldberg, o la trampa para ratones del juego de mesa de la década de 1960: cuantas más piezas jueguen y más partes móviles, menos eficientemente la energía viaja por todo el sistema, y es más probable que algo falle.
"Ahora, tenemos esta nueva familia de cristales en capas donde los portadores se comportan como electrones cuando viajan dentro de cada capa, y agujeros cuando viajan a través de las capas ... Puede imaginar que podría haber algunos dispositivos electrónicos únicos que podría crear,"dijo Joshua Goldberger, profesor asociado de química y bioquímica en el estado de Ohio.
Los investigadores llamaron a este fenómeno de doble capacidad "goniopolaridad". Creen que el material funciona de esta manera debido a su estructura electrónica única, y dicen que es probable que otros materiales en capas puedan exhibir esta propiedad.
"Simplemente no los hemos encontrado todavía", dijo Heremans. "Pero ahora sabemos buscarlos".
Los investigadores hicieron el descubrimiento casi por accidente. Un investigador estudiantil graduado en el laboratorio de Heremans, Bin He, estaba midiendo las propiedades del cristal cuando notó que el material se comportaba a veces como un sostenedor de electrones y otras veces como un sostenedor de agujeros- algo que, en ese momento, la ciencia pensaba que era imposible. Pensó que tal vez había cometido un error, realizó el experimento una y otra vez y obtuvo el mismo resultado.
"Fue a esto a lo que prestó atención y no asumió nada", dijo Heremans.
Bin ha aceptado un puesto de postdoctorado en el Instituto Max Planck en Dresden, Alemania.
Este trabajo fue financiado por la National Science Foundation, la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea y la Fundación Camille y Henry Dreyfus.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Ohio . Original escrito por Laura Arenschield. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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