Los cargadores de teléfonos móviles y otros dispositivos podrían volverse mucho más pequeños después de que un equipo de físicos de RIKEN redujera con éxito un componente eléctrico conocido como inductor a dimensiones de microescala utilizando un efecto cuántico.

Los inductores son un componente básico de los circuitos eléctricos modernos, y se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluido el procesamiento de información, Circuitos inalámbricos y cargadores para dispositivos móviles. Se basan en la ley de inducción que descubrió el físico inglés Michael Faraday en 1831. Pero si bien la física ha dado grandes pasos desde entonces, los principios fundamentales de los inductores siguen siendo esencialmente los mismos:básicamente son bobinas de alambre.

A diferencia de otros componentes de circuitos eléctricos, Los inductores han sido difíciles de miniaturizar porque el tamaño de su inductancia disminuye con su volumen, de modo que si reduce a la mitad su volumen, la inductancia también se reduce a la mitad.

Ahora, Yoshinori Tokura, Tomoyuki Yokouchi y sus compañeros de trabajo, todo en el Centro RIKEN de Ciencias de la Materia Emergente, han generado una inductancia equivalente a la de los inductores comerciales pero en un componente cuyo volumen es aproximadamente un millón de veces menor.

Lo lograron mediante el uso de un nuevo mecanismo para generar inductancia que depende de los efectos cuánticos. Los inductores basados ​​en este mecanismo serán fáciles de contraer ya que su inductancia aumenta realmente al disminuir el área de la sección transversal.

"Descubrimos una inductancia electromagnética de origen mecánico-cuántico, "dice Yokouchi." Esto tiene un gran potencial para la miniaturización de inductores, una de las partes más fundamentales en los circuitos eléctricos contemporáneos ".

Uno de los autores, Naoto Nagaosa, previamente había propuesto teóricamente un mecanismo totalmente nuevo para la inducción electromagnética basado en el electromagnetismo emergente, una nueva forma de electromagnetismo que surge de las propiedades mecánicas cuánticas de los electrones de conducción en sistemas especialmente diseñados. En el presente estudio, el equipo se dio cuenta de este efecto mediante el uso de un imán de escala micrométrica. Los espines de los electrones que dan lugar al magnetismo están dispuestos en forma de espiral, imitando las bobinas de un inductor convencional.

Yokouchi señala que el éxito del estudio dependió del entorno colaborativo en RIKEN. "La sólida colaboración entre teóricos y experimentales fue esencial para este proyecto, ", dice. En particular, los experimentadores tienen mucha experiencia en la fabricación de materiales cuánticos avanzados.

El inductor a nanoescala del equipo funciona solo a temperaturas muy bajas, por lo que ahora están buscando materiales que se comporten de manera similar a altas temperaturas. "Para aplicaciones reales, tenemos que encontrar un material que genere inductancia emergente a temperatura ambiente y por encima de ella, ", dice Yokouchi." Ya hemos comenzado a buscar los posibles materiales ".