Esquema de una matriz de cuatro nanotubos de vacío (sección transversal, vista lateral). El cátodo (- - -) es un plano. El ánodo (+ + +) es una nano punta en un electrodo plano. Las delgadas líneas curvas indican las líneas del campo eléctrico. Imagen:Alfred W. Hubler, consulte el enlace a continuación para obtener más detalles.
(PhysOrg.com) - Los televisores de plasma son conocidos por su uso excesivo de electricidad, pero el mismo principio utilizado para producir imágenes de alta definición en los televisores podría resultar en el desarrollo de un nuevo tipo de batería que ahorraría energía en lugar de desperdiciarla.
Los televisores de plasma contienen millones de microtubos llenos de gas ionizado que permite que fluya una corriente eléctrica, pero los físicos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (UIUC) están desarrollando lo que llaman una "batería cuántica digital" que utiliza miles de millones de tubos (nanotubos) incluso más pequeños.
Al eliminar el gas ionizado de los pequeños tubos, el equipo de UIUC, dirigido por el profesor asociado Alfred W. Hubler, quiere aprovechar los fuertes campos eléctricos para almacenar electricidad. Cuando se elimina el gas, el vacío dentro de los nanotubos actúa como un aislante para almacenar el campo eléctrico. El profesor Hubler dice que el dispositivo podría almacenar el doble de electricidad que las baterías convencionales, y podría almacenar información digital al mismo tiempo.
La batería se denomina batería cuántica digital porque opera en la escala cuántica, atrapando el fuerte campo eléctrico generado cuando los electrones cargados negativamente rodean los protones cargados positivamente dentro de un átomo. El dispositivo aprovecha la forma más eficaz de almacenar energía, que está en los enlaces entre átomos. (La energía de la gasolina y el queroseno se mantiene de la misma manera).
Los nanotubos de polarización inversa de la batería son mucho más fuertes y más pequeños que los tubos de plasma y contienen poco o ningún gas. Hubler dijo que los tubos tendrían cinco nanómetros de largo y miles de millones de ellos se empaquetarían juntos para proporcionar suficiente energía para la mayoría de los dispositivos electrónicos de 15 V.
Cada nanotubo también podría representar un poco de información (0 o 1, dependiendo de si el tubo está cargado eléctricamente o no). Esto significa que el dispositivo podría usarse para almacenar información digital como una unidad flash. Hubler dijo que una unidad flash utiliza la menor cantidad de energía para almacenar la carga, mientras que el dispositivo UIUC apuntaría a la máxima cantidad de energía posible.
El estado del tubo de vacío se puede determinar sin descargarlo ni cargarlo porque se inserta un MOSFET (transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido metálico) en la pared del tubo para detectar el estado dentro del tubo. Cada tubo tiene una puerta de energía y una puerta de información, que es una disposición similar a las puertas flotantes y de control en una unidad flash. Las puertas permiten que los nanotubos se utilicen para almacenar información y energía.
El profesor Hubler es el Director del Centro de Investigación de Sistemas Complejos de la UIUC. El artículo de investigación se publicará en la revista Complejidad , del que el profesor Hubler es editor ejecutivo. El trabajo fue apoyado por una subvención de la National Science Foundation.
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