Un nuevo camino hacia componentes electrónicos sin disipación de energía

Un equipo de investigadores de RIKEN y de la Universidad de Tokio ha demostrado un nuevo material que promete eliminar las pérdidas en la transmisión de energía eléctrica. La sorpresa es que la metodología que han usado para la solución de este clásico problema se basa en la primera realización de un tipo muy exótico de semiconductor magnético, que inicialmente se teorizó hace menos de una década – un aislante topológico magnético.

Crédito: Riken

EL desarrollo de tecnologías para el ahorro de energía es una de las actividades centrales de la ciencia moderna: desde fuentes alternativas de energía como la eólica y la solar, a la mejora de la infraestructura de la red de energía eléctrica. Uno de los objetivos en los últimos años ha sido la eliminación de pérdidas que se producen por la transmisión de la energía eléctrica, que según algunas estimaciones consume más del 10% del total de energía que se produce. El equipo de investigación ha demostrado un nuevo material – un aislante topológico magnético – que puede eliminar esta pérdida.

El trabajo, producto de la colaboración de RIKEN y la Universidad de Tokio está estrechamente relacionado con el descubrimiento, en la década de 1980, del llamado efecto Hall cuántico. Este efecto es conocido por producir canales eléctricos libres de disipación, pero requiere de grandes y voluminosos imanes para producir campos cien mil veces mayores que el campo magnético de la Tierra para su funcionamiento. La colaboración de RIKEN y la Universidad de Tokio evita este problema mediante el uso de un tipo exótico de semiconductor, para el que se había pronosticado un efecto similar. En contraste con el efecto Hall cuántico, este efecto, conocido como efecto Hall cuántico anómalo, se deriva de la magnetización propia del semiconductor en vez de una fuente externa. Este nuevo fenómeno se caracteriza por la interacción entre los iones magnéticos y las partículas del aislante topológico, capaces de llevar corriente (conocidas como fermiones de Dirac), que son únicas, ya que se comportan como si tuvieran una masa de cero.

Los dispositivos producidos por el equipo de RIKEN y la Universidad de Tokio constituyen una robusta prueba de concepto, que demuestra que este nuevo tipo de transporte sin disipación se puede aprovechar en prototipos de transistores. Mientras que actualmente se requieren condiciones criogénicas, las mejoras en el diseño de materiales promete aumentar la estabilidad de los imanes, lo que hará posible que operen a temperaturas más altas. Si se suprimen los estímulos externos, tales como campos magnéticos y el enfriamiento criogénico, en el futuro, estos nuevos aislantes topológicos magnéticos pueden representar el camino más eficiente para la modernización de la red de energía eléctrica, mediante la eliminación de pérdidas en la transmisión eléctrica.

Fuente: Riken

¡Nos gustaría saber lo que piensas!

Tu dirección de email no será publicada.Los campos marcados * se deben llenar. *

*

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>