Los investigadores de la Universidad de Tokio han demostrado un dispositivo de corriente de valle controlable eléctricamente que puede allanar el camino a dispositivos "valleytronics" de potencia ultrabaja.
En la escala atómica, la materia se comporta como una partícula y una onda. Los electrones, por lo tanto, tienen una longitud de onda asociada que generalmente puede tener muchos valores diferentes. Sin embargo, en sistemas cristalinos, ciertas longitudes de onda pueden ser favorecidas. El grafeno, por ejemplo, tienedos longitudes de onda preferidas conocidas como K y K 'K prime. Esto significa que dos electrones en el grafeno pueden tener la misma energía pero diferentes longitudes de onda, o, para decirlo de otra manera, diferentes "valles".
La electrónica usa la carga para representar información, pero cuando la carga fluye a través de un material, parte de la energía se disipa en forma de calor, un problema para todos los dispositivos electrónicos que se usan en la actualidad. Sin embargo, si la misma cantidad de electrones en un canal fluye en direcciones opuestas,no se transfiere ninguna carga neta y no se disipa calor, pero en un dispositivo electrónico normal esto significaría que tampoco se pasó información. Un dispositivo valleytronics que transmite información usando corriente de valle puro, donde los electrones con el mismo valle fluyen en una dirección,no tiene esta limitación, y ofrece una ruta para realizar dispositivos de muy baja potencia.
Los estudios experimentales sobre la corriente del valle han comenzado recientemente. Se ha demostrado el control de la corriente del valle en una monocapa de grafeno, pero solo en condiciones muy específicas y con un control limitado de la conversión de la corriente de carga a la corriente del valle. Para que la corriente del valle seaUna alternativa viable para cargar la electrónica moderna basada en corriente, es necesario controlar la conversión entre corriente de carga y corriente de valle en un amplio rango a altas temperaturas.
Ahora, el grupo de investigación del profesor Seigo Tarucha en el Departamento de Física Aplicada de la Escuela de Graduados de Ingeniería ha creado un dispositivo de corriente de valle controlable eléctricamente que convierte la corriente eléctrica convencional en corriente de valle, la pasa a través de un canal largo 3,5 micras, luegoconvierte la corriente del valle nuevamente en corriente de carga que puede ser detectada por un voltaje medible. El grupo de investigación utilizó una bicapa de grafeno intercalada entre dos capas aislantes, con todo el dispositivo intercalado entre dos capas conductoras o "compuertas", lo que permite el control del valle.
El grupo transfirió la corriente del valle a una distancia lo suficientemente grande como para excluir otras posibles explicaciones de sus resultados y pudo controlar la eficiencia de la conversión de la corriente del valle en un amplio rango. El dispositivo también funcionó a temperaturas mucho más altas de lo esperado ".Por lo general, medimos nuestros dispositivos a temperaturas inferiores al punto de licuefacción del helio -268.95 C, solo 4.2 K por encima del cero absoluto para detectar este tipo de fenómenos ", dice el Dr. Yamamoto, miembro del grupo de investigación." Nos sorprendió quela señal podría detectarse incluso a -203,15 C 70 K. En el futuro, es posible desarrollar dispositivos que puedan funcionar a temperatura ambiente ".
"La corriente del valle, a diferencia de la corriente de carga, no es disipativa. Esto significa que no se pierde energía durante la transferencia de información", dice el profesor Tarucha. Continúa, "Con el consumo de energía convirtiéndose en un problema importante en la electrónica moderna, los dispositivos basados en la corriente del valleabrir una nueva dirección para futuros dispositivos informáticos de consumo ultra bajo de energía "
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Materiales proporcionados por Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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