Sobre la base de la necesidad de la Fuerza Aérea de desarrollar dispositivos tecnológicos que requieran una carga mínima en el campo, la Universidad de Texas en San Antonio (UTSA) está utilizando principios de ciencia e ingeniería cuánticas para construir un dispositivo lógico basado en grafeno. Esta nueva tecnología mejorará la eficiencia energética de los dispositivos que dependen de la batería, desde teléfonos celulares hasta computadoras.

"Estamos desarrollando dispositivos que pueden funcionar casi sin batería, "dijo Ethan Ahn, Profesor asistente de UTSA en ingeniería eléctrica.

Los ingenieros de UTSA están usando espintrónica, el estudio de la propiedad mecánica cuántica intrínseca de un electrón llamada espín, para permitir la operación de bajo consumo con una posible aplicación en la computación cuántica.

"Un electrón es un poco, pero imán muy fuerte, "dijo Ahn." Imagínense que un electrón gira sobre su propio eje, ya sea hacia arriba o hacia abajo ".

Los dispositivos tecnológicos tradicionales utilizan la carga electrónica de electrones para obtener energía. En espintrónica, Los investigadores están aprovechando el giro inherente de los electrones como una nueva fuente de energía. Con este nuevo enfoque, los dispositivos requerirán menos electrones para funcionar.

Hay obstáculos sin embargo, en aprovechar el poder del efecto. En la computación cuántica que aprovecha el espín de los electrones para transmitir información, el desafío para los investigadores es cómo capturar el efecto de la manera más eficiente posible.

"Si tiene 100 electrones inyectados en el canal para alimentar el siguiente circuito lógico, es posible que solo pueda usar uno o dos giros porque la eficiencia de la inyección es muy baja. Esto es un 98 por ciento de pérdida de giro, "dijo Ahn.

Para evitar la pérdida de giro, Ahn ha desarrollado la nueva idea de la "interconexión de carbono de potencia cero" mediante el uso de nanomateriales como canal de transporte de espín y como barrera del túnel. Estos nanomateriales son como una hoja de papel, una capa bidimensional de átomos de carbono de unos pocos nanómetros de espesor, y es el punto de contacto donde se ingresa la inyección de espín en el dispositivo. El prototipo de Ahn es una interconexión construida con una capa reducida de óxido de grafeno.

"Es novedoso porque usamos grafeno, un nanomaterial, para mejorar la inyección de centrifugado. Controlando la cantidad de óxido en las capas de grafeno, podemos ajustar la conductividad de los electrones, "dijo Ahn.

El grafeno tiene un atractivo generalizado porque es el nanomaterial más fuerte del mundo. De hecho, la conductividad del grafeno a temperatura ambiente es más alta que la de cualquier otro material conocido.

Si tiene éxito, la interconexión de carbono de energía cero que Ahn está creando con sus colaboradores en UT-Austin y la Universidad Estatal de Michigan se integraría en el componente lógico de un chip de computadora.

El dispositivo, una vez desarrollado, se enviará a la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE. UU., que está apoyando el trabajo de UTSA con una subvención de tres años.

"El ejército necesita dispositivos más pequeños que puedan operar en campos remotos sin necesidad de recargar baterías, ", dijo Ahn." Si nuestra interconexión de carbono de energía cero tiene éxito, mejorará la eficiencia de la espintrónica de grafeno, un paso crucial en el avance de la próxima generación de electrónica de baja potencia como la computación cuántica ".

Esta interconexión también podría ser muy beneficiosa para la industria de la computación en nube. Según el Data Knowledge Center, Las plataformas de computación en la nube bajo demanda como Amazon Web Services consumen por sí solas alrededor del dos por ciento de la energía del país. Si la interconexión de carbono de potencia cero tiene éxito, servidores en la nube como los que ofrecen servicios de transmisión como Netflix o datos de host, podría funcionar más rápido y con menos electricidad.