[ad_1]
Tiene una amplia gama de aplicaciones, particularmente en la transformación de la gestión térmica de chips de computadora mediante diseño a nivel atómico e ingeniería molecular.
Un equipo de investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) ha introducido un transistor térmico de estado sólido que utiliza un campo eléctrico para controlar con precisión el movimiento del calor dentro de un dispositivo semiconductor. Este logro es prometedor para muchas aplicaciones, particularmente para revolucionar la gestión térmica de los chips de computadora con su diseño a nivel atómico e ingeniería molecular. Esta innovación podría mejorar nuestra comprensión de la regulación del calor en el cuerpo humano.
Los investigadores mencionan que controlar con precisión el flujo de calor a través de los materiales ha sido un sueño largamente anhelado pero difícil de alcanzar para físicos e ingenieros. Este nuevo principio de diseño supone un gran paso en esa dirección, ya que regula el movimiento del calor activando y desactivando un campo eléctrico, tal como lo han hecho los transistores eléctricos durante décadas. Los transistores eléctricos han servido durante mucho tiempo como componentes fundamentales de la tecnología de la información moderna, y se remontan a su desarrollo por los Laboratorios Bell en la década de 1940. Estos dispositivos semiconductores utilizan sus tres conexiones (puerta, fuente y sumidero) para regular el flujo de electrones a través de un chip cuando se aplica un campo eléctrico a través de la puerta. A medida que los transistores se han vuelto más pequeños a lo largo de los años, el aumento resultante en la cantidad de transistores en un solo chip ha llevado a una mayor generación de calor debido al movimiento de los electrones, lo que puede afectar negativamente el rendimiento del chip. Si bien los disipadores de calor tradicionales disipan pasivamente el calor de los puntos calientes, la regulación activa del calor sigue siendo un desafío.
Conductividad térmica
Los esfuerzos anteriores para ajustar la conductividad térmica se han visto obstaculizados por la dependencia de piezas móviles, movimiento iónico o componentes de soluciones líquidas, lo que da como resultado velocidades de conmutación de movimiento térmico lentas. El transistor térmico del equipo, que incorpora un efecto de campo y un diseño totalmente de estado sólido, supera estas limitaciones y ofrece alto rendimiento y compatibilidad con los procesos de fabricación de semiconductores. Este diseño utiliza el efecto de campo para modular la conductividad térmica de un material a nivel atómico, lo que permite una potente conmutación del flujo de calor con un consumo mínimo de energía.
El equipo logró un rendimiento récord con sus transistores térmicos controlados eléctricamente, con velocidades de conmutación de más de 1 megahercio y una capacidad de sintonización de la conductividad térmica del 1300 %, manteniendo al mismo tiempo un rendimiento confiable durante más de 1 millón de ciclos de conmutación. Pueden mejorar tanto la velocidad como la magnitud del efecto de conmutación térmica en órdenes de magnitud en comparación con lo que era posible anteriormente. En su diseño de prueba de concepto, una interfaz molecular autoensamblada actúa como un canal para la transferencia de calor. Al encender y apagar un campo eléctrico a través de una puerta en el tercer terminal, se controla la resistencia térmica en las interfaces atómicas, lo que permite un movimiento térmico preciso dentro del material. Los investigadores validaron el rendimiento del transistor mediante experimentos de espectroscopia y cálculos de la teoría de los primeros principios que tuvieron en cuenta los efectos de campo sobre las propiedades atómicas y moleculares.
Esto representa una innovación tecnológica escalable que tiene el potencial de revolucionar la energía sostenible en la fabricación y el rendimiento de chips. Proporciona un enfoque para comprender la gestión térmica a nivel molecular en células vivas y señala sus implicaciones más amplias para la biología.
[ad_2]