Los científicos han hecho un gran avance en el desarrollo de una nueva generación de electrónica que requerirá menos energía y generará menos calor.
Implica explotar las propiedades cuánticas complejas de los electrones, en este caso, el estado de rotación de los electrones.
En una primicia mundial, los investigadores, liderados por un equipo de físicos de la Universidad de Leeds, han anunciado en la revista Science Advances que han creado un 'condensador de giro' que puede generar y mantener el estado de girode electrones durante varias horas.
Los intentos anteriores solo han mantenido el estado de centrifugado durante una fracción de segundo.
En electrónica, un condensador retiene energía en forma de carga eléctrica. Un condensador de rotación es una variación de esa idea: en lugar de mantener solo la carga, también almacena el estado de rotación de un grupo de electrones; en efecto, se congela'la posición de giro de cada uno de los electrones.
Esa capacidad de capturar el estado de rotación abre la posibilidad de que se puedan desarrollar nuevos dispositivos que almacenen información de manera tan eficiente que los dispositivos de almacenamiento podrían ser muy pequeños. Un condensador de rotación que mide solo una pulgada cuadrada podría almacenar 100 Terabytes de datos.
El Dr. Oscar Céspedes, profesor asociado en la Escuela de Física y Astronomía que supervisó la investigación, dijo: "Este es un avance pequeño pero significativo en lo que podría convertirse en una revolución en la electrónica impulsada por la explotación de los principios de la tecnología cuántica".
"En este momento, hasta el 70 por ciento de la energía utilizada en un dispositivo electrónico, como una computadora o un teléfono móvil, se pierde como calor, y esa es la energía que proviene de los electrones que se mueven a través de los circuitos del dispositivo.enormes ineficiencias y limita las capacidades y la sostenibilidad de las tecnologías actuales. La huella de carbono de Internet ya es similar a la de los viajes aéreos y aumenta año tras año.
"Con efectos cuánticos que utilizan elementos ligeros y ecológicos, no podría haber pérdida de calor. Significa que el rendimiento de las tecnologías actuales puede continuar desarrollándose de una manera más eficiente y sostenible que requiere mucha menos energía"
El Dr. Matthew Rogers, uno de los autores principales, también de Leeds, comentó: "Nuestra investigación muestra que los dispositivos del futuro pueden no depender de discos duros magnéticos. En cambio. Tendrán condensadores de giro que son operados por la luz, lo que los haría muy rápidos, o por un campo eléctrico, lo que los haría extremadamente eficientes energéticamente.
"Este es un avance emocionante. La aplicación de la física cuántica a la electrónica dará como resultado dispositivos nuevos y novedosos".
Cómo funciona un condensador de giro
En la informática convencional, la información se codifica y almacena como una serie de bits: por ejemplo, ceros y unos en un disco duro. Esos ceros y unos pueden representarse o almacenarse en el disco duro mediante cambios en la polaridad de pequeñas regiones magnetizadas en elDto.
Con la tecnología cuántica, los condensadores de rotación podrían escribir y leer información codificada en el estado de rotación de los electrones mediante el uso de campos de luz o eléctricos.
El equipo de investigación pudo desarrollar el condensador de rotación utilizando una interfaz de materiales avanzada hecha de una forma de carbono llamada buckminsterfullereno buckyballs, óxido de manganeso y un electrodo magnético de cobalto. La interfaz entre el nanocarbono y el óxido puede atraparEl estado de giro de los electrones.
El tiempo que tarda el estado de centrifugado en descomponerse se ha extendido mediante el uso de la interacción entre los átomos de carbono en las bolas de bucky y el óxido de metal en presencia de un electrodo magnético.
Algunas de las instalaciones experimentales más avanzadas del mundo se utilizaron como parte de la investigación.
Los investigadores utilizaron el Sincrotrón ALBA en Barcelona, que utiliza aceleradores de electrones para producir luz sincrotrón que permite a los científicos visualizar la estructura atómica de la materia e investigar sus propiedades. Se usó espectroscopía de espín de muón de baja energía en el Instituto Paul Scherrer en Suiza para monitorearel espín local cambia bajo la luz y la irradiación eléctrica dentro de las milmillonésimas de metro dentro de la muestra. Un muón es una partícula subatómica.
Los resultados del análisis experimental fueron interpretados con la ayuda de científicos informáticos en el Consejo de Instalaciones Técnicas y de Ciencia del Reino Unido, hogar de una de las supercomputadoras más poderosas del Reino Unido.
Los científicos creen que los avances que han logrado se pueden aprovechar, sobre todo hacia dispositivos que pueden mantener el estado de giro durante períodos más largos de tiempo.
La colaboración de investigación involucró a la Universidad de Leeds, el sincrotrón ALBA en Barcelona, España, el Instituto Paul Scherrer, Suiza; y el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología y la Universidad de St Andrews, ambos en el Reino Unido. Los doctores Tim Moorsom yMatthew Rogers, de Leeds, fueron los autores principales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Leeds . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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