Crean un transistor térmico para dirigir el movimiento del calor

Se ha presentado públicamente un transistor térmico de estado sólido, el primero de su tipo, que utiliza un campo eléctrico para controlar el movimiento del calor en un dispositivo semiconductor.

Tan singular transistor es obra de científicos de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), en Estados Unidos.

Los transistores eléctricos son componentes básicos de la moderna tecnología electrónica. Fueron creados en la década de 1940, gracias sobre todo a los Laboratorios Bell, y tienen tres terminales: una puerta, una fuente y un sumidero. Cuando se aplica un campo eléctrico a través de la puerta, se regula el movimiento de la electricidad (en forma de electrones) a través del chip. Estos dispositivos semiconductores pueden amplificar o conmutar señales eléctricas y energía.

Sin embargo, debido a la paulatina miniaturización de los transistores lograda con el paso de los años, miles de millones de transistores caben hoy en día en un chip, lo que se traduce en un aumento notable del calor generado por el movimiento de los electrones, que afecta al rendimiento del chip. Los disipadores convencionales alejan pasivamente el calor de los puntos más calientes, pero sigue siendo un reto encontrar un sistema de control más dinámico para regular activamente el calor.

Aunque se han realizado esfuerzos para ajustar la conductividad térmica, su rendimiento se ha resentido debido a la dependencia de piezas móviles, movimientos iónicos o componentes de solución líquida. Esto ha dado lugar a velocidades de conmutación lentas para el movimiento térmico del orden de minutos o mucho más lentas, provocando problemas de fiabilidad en el rendimiento, así como incompatibilidad con los métodos habituales de fabricación de semiconductores.

Recreación artística del nuevo transistor térmico. (Ilustración: H-Lab / UCLA)

El nuevo transistor térmico, que cuenta con un efecto de campo (la modulación de la conductividad térmica de un material mediante la aplicación de un campo eléctrico externo) y un estado completamente sólido (sin piezas móviles), ofrece un alto rendimiento y la compatibilidad con los circuitos integrados en los procesos de fabricación de semiconductores.

El equipo de investigación y desarrollo, integrado, entre otros, por Man Li, Paul Weiss y Yongjie Hu, de la UCLA, expone los detalles técnicos del nuevo dispositivo en la revista académica Science, bajo el título “Electrically gated molecular thermal switch”. (Fuente: NCYT de Amazings)