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(noticias nanowerk) Investigadores y colaboradores de la Universidad de Osaka han mejorado la eficiencia de la conversión de calor en electricidad en microestructuras semiconductoras de arseniuro de galio. Al alinear espacialmente juiciosamente los electrones dentro de un sistema bidimensional de gas de electrones de múltiples subbandas, el factor de potencia se puede mejorar significativamente en comparación con iteraciones anteriores de sistemas analógicos. Este trabajo representa un avance importante en la tecnología termoeléctrica moderna y beneficiará la integración global del Internet de las Cosas.
Imagine los semáforos y los automóviles comunicándose entre sí para optimizar el flujo del tráfico. Esto no es ciencia ficción, sino el Internet de las cosas (IoT), es decir, objetos que perciben su entorno y reaccionan a él a través de Internet. A medida que la población mundial crece y estas tecnologías evolucionan, quizás te preguntes: ¿Qué impulsará este mundo digital del mañana?
Viento, sol, sí. Sin embargo, hay algo a nuestro alrededor que quizás no nos venga a la mente de inmediato: el calor. Bueno, en un estudio publicado recientemente comunicación de la naturaleza (“Anomalous Enhancement of Thermoelectric Power Factor in Multiple Two-Dimensional Electron Gas Systems”), un equipo de investigación multiinstitucional que incluye a la Universidad de Osaka ha revelado un gran avance en energía limpia: una conversión termoeléctrica enormemente mejorada. ¿Una de sus muchas aplicaciones posibles? Exactamente, el IoT.
La integración global a gran escala de IoT está limitada por la falta de un suministro de energía adecuado. En términos realistas, el suministro de energía para la IoT debe ser local y a pequeña escala. La miniaturización de la conversión termoeléctrica puede ayudar a resolver este problema de suministro de energía utilizando como fuente de energía el calor de la microelectrónica que de otro modo se desperdiciaría. Sin embargo, la eficiencia de la conversión de energía termoeléctrica actual no es suficiente para aplicaciones prácticas. Mejorar esta eficiencia fue el objetivo del estudio del equipo de investigación.
“En nuestro trabajo, demostramos un sistema de gas de electrones bidimensional (2DEG) de múltiples subbandas utilizando arseniuro de galio. El sistema es diferente de los métodos tradicionales de conversión termoeléctrica”, explicaron Yuto Uematsu y Yoshiaki Nakamura, autores principales y principales del estudio. “Nuestro sistema permite una mejor conversión de temperatura (calor) en electricidad y mejora la movilidad de los electrones en su capa 2D. Los dispositivos cotidianos, como los semiconductores, se benefician de esto”.
Increíblemente, los investigadores pudieron mejorar el factor de potencia de conversión termoeléctrica en un factor de 4 en comparación con los sistemas 2DEG tradicionales. Otras tecnologías, como la dispersión de resonancia, no fueron tan eficientes para la conversión termoeléctrica.
Los hallazgos del equipo podrían allanar el camino hacia una fuente de energía sostenible para la IoT. Las películas termoeléctricas delgadas sobre sustratos de arseniuro de galio serían adecuadas para aplicaciones de IoT. Estos podrían, por ejemplo, alimentar sistemas de monitoreo ambiental en ubicaciones remotas o dispositivos de monitoreo médico portátiles.
«Estamos entusiasmados porque hemos ampliado los principios de un proceso que es fundamental para la energía limpia y el desarrollo de una IoT sostenible», afirma Yoshiaki Nakamura, autor principal. “Además, nuestra metodología se puede aplicar a cualquier material basado en elementos; las aplicaciones prácticas son de gran alcance”.
Este trabajo es un avance importante para maximizar la utilidad de la generación de energía termoeléctrica en la microelectrónica moderna y es particularmente adecuado para la IoT. Dado que los resultados no se limitan al arseniuro de galio, es posible seguir desarrollando el sistema, lo que podría beneficiar significativamente la sostenibilidad y la IoT.
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