Científicos de la Universidad de Texas han descubierto una manera de enfriar electrones a -228 ° C sin medios externos y a temperatura ambiente, utilizando pozos cuánticos. Logro que podría permitir a los dispositivos electrónicos funcionar con muy poca energía.
El proceso consiste en hacer pasar los electrones a través de un pozo cuántico para enfriarlos y evitar que se calienten. Pozo cuántico es la denominación que recibe un pozo de potencial que confina, en dos dimensiones, partículas que originalmente tenían libertad para moverse en tres, forzándolas a ocupar una zona limitada.
“Somos los primeros en enfriar electrones a temperatura ambiente de forma eficiente. Otros investigadores habían enfriado electrones anteriormente, pero sólo mediante la inmersión de todo el dispositivo en un baño de refrigeración extremadamente frío”, dijo Arlington Seong Jin Koh, profesor asociado del Departamento de Ciencia e Ingeniería de los Materiales, quien ha dirigido la investigación.
La obtención de electrones fríos a temperatura ambiente tiene enormes beneficios técnicos. Por ejemplo, puede prescindirse del requisito de utilizar helio líquido o nitrógeno líquido para enfriar electrones en diversos sistemas.
“Los electrones se excitan térmicamente incluso a temperatura ambiente, de forma natural. Si la excitación de electrones pudiera ser suprimida, entonces la temperatura de los electrones podría reducirse de forma eficiente sin refrigeración externa”, agrego.
El equipo utilizó una estructura a nanoescala que consta de una matriz secuencial de un electrodo fuente, un pozo cuántico, un par de barreras de túnel, un punto cuántico y un electrodo de drenaje para suprimir la excitación de electrones y para hacer que los electrones se enfríen.
Los electrones fríos abren la puerta a un nuevo tipo de transistor que podrá funcionar con un muy bajo consumo de energía un avance que podría traer grande beneficios, incluso actualmente ya están trabajando en su fabricación refieren sus desarrolladores.
“Estos transistores tienen el potencial de reducir el consumo de energía de los dispositivos electrónicos por más de 10 veces en comparación con la tecnología actual“, dijo Usha Varshney, director del programa en la Dirección de la Fundación Nacional de Ciencias de Ingeniería, que financió la investigación.
En investigaciones futuras los científicos refieren que el siguiente paso será identificar elementos clave que permitirán a los electrones enfriarse aún más, con el siguiente reto de evitar que el electrón adquiera energía a medida que viaja a través de los componentes del dispositivo y potencializar aún más su eficiencia energética.
Referencia: Nature