Un equipo de investigadores ha descubierto una forma de enfriar electrones a -228 ° C sin medios externos y a temperatura ambiente. un avance que podría permitir que los dispositivos electrónicos funcionen con muy poca energía.

El proceso implica pasar electrones a través de un pozo cuántico para enfriarlos y evitar que se calienten.

El equipo detalla su investigación en "Transporte de electrones fríos filtrados por energía a temperatura ambiente, "que se publica en Comunicaciones de la naturaleza El miércoles, 10 de septiembre.

"Somos los primeros en enfriar electrones de manera efectiva a temperatura ambiente. Los investigadores han hecho enfriamiento de electrones antes, pero solo cuando todo el dispositivo se sumerge en un baño de enfriamiento extremadamente frío, "dijo Seong Jin Koh, profesor asociado en UT Arlington en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, quién ha dirigido la investigación. "Obtener electrones fríos a temperatura ambiente tiene enormes beneficios técnicos. Por ejemplo, se puede eliminar el requisito de utilizar helio líquido o nitrógeno líquido para enfriar electrones en varios sistemas de electrones ".

Los electrones se excitan térmicamente incluso a temperatura ambiente, que es un fenómeno natural. Si esa excitación electrónica pudiera suprimirse, entonces la temperatura de esos electrones podría reducirse efectivamente sin enfriamiento externo, Dijo Koh.

El equipo utilizó una estructura a nanoescala, que consiste en una matriz secuencial de un electrodo fuente, un pozo cuántico, una barrera de túnel, un punto cuántico, otra barrera de túnel, y un electrodo de drenaje, para suprimir la excitación de los electrones y enfriarlos.

Los electrones fríos prometen un nuevo tipo de transistor que puede funcionar con un consumo de energía extremadamente bajo. "Actualmente se está implementando nuestros hallazgos para fabricar transistores energéticamente eficientes, "Añadió Koh.

Khosrow Behbehani, decano de la Facultad de Ingeniería de UT Arlington, dijo que esta investigación es representativa del papel de la Universidad en el fomento de innovaciones que beneficien a la sociedad, como la creación de tecnologías verdes energéticamente eficientes para las generaciones actuales y futuras.

"El Dr. Koh y su equipo de investigación están desarrollando soluciones del mundo real para un desafío global crítico de utilizar la energía de manera eficiente y desarrollar tecnología electrónica de eficiencia energética que nos beneficiará a todos todos los días, ", Dijo Behbehani." Aplaudimos al Dr. Koh por los resultados de esta investigación y esperamos las innovaciones futuras que liderará ".

Usha Varshney, director de programa en la Dirección de Ingeniería de la Fundación Nacional de Ciencias, que financió la investigación, dijo que los hallazgos de la investigación podrían ser enormes.

"Cuando se implementa en transistores, Estos resultados de la investigación podrían reducir potencialmente el consumo de energía de los dispositivos electrónicos en más de 10 veces en comparación con la tecnología actual. ", Dijo Varshney." Los dispositivos electrónicos personales, como los teléfonos inteligentes, iPads, etc., puede durar mucho más antes de recargarse ".

Además de las posibles aplicaciones comerciales, Hay muchos usos militares para la tecnología. Las baterías pesan mucho, y menos consumo de energía significa reducir el peso de la batería de los equipos electrónicos que llevan los soldados, lo que mejorará su capacidad de combate. Otras aplicaciones militares potenciales incluyen electrónica para sensores remotos, vehículos aéreos no tripulados y computación de alta capacidad en operaciones remotas.

La investigación futura podría incluir la identificación de elementos clave que permitirán que los electrones se enfríen aún más. El desafío más importante de esta investigación futura es evitar que el electrón gane energía a medida que viaja a través de los componentes del dispositivo. Esto requeriría investigar cómo se podrían bloquear eficazmente las vías de obtención de energía.