Vino si tu pe pagina de Facebook pentru o stire de stiinta, explicata simplu, in fiecare zi!
Pagina de Facebook!
În fiecare zi, o nouă fotografie din universul nostru fascinant împreună cu o explicaţie scrisă de către un astronom profesionist: Astronomy Picture Of the Day
   
Fizica Povestita

I
Fizica Povestita

Tranzistorul care ar putea raci chip-uri

Pentru ca cipurile electronice devin din ce in ce mai complexe, cantitatea de căldură degajată crește și ea, și de aceea ele au nevoie de sisteme de răcire din ce in ce mai bune. La un moment dat insă, capacitatea de răcire își poate atinge limitele, dacă e să racim tot cipul electronic pe dinafară. Ce ar fi insă daca am putea introduce in cip, odată cu construcția lui, tranzistoare speciale de răcire, care să elimine căldura cu ajutorul curentului electric, din chiar vecinătatea punctelor din cip ce disipă multă căldură? Un grup de cercetatori din Finlanda si Italia au venit recent cu o astfel de solutie. Noua descoperire este denumita un „tranzistor de racire”. Printr-o constructie speciala, tranzistorul de racire este capabil sa raceasca structuri microscopice, odata ce este aplicata tensiune electrica pe poarta sa.

Pentru ca chip-urile electronice devin din ce in ce mai complexe, cantitatea de caldura degajata creste și ea, si de aceea ele au nevoie de sisteme de racire din ce in ce mai bune. La un moment dat insa, capacitatea de racire isi poate atinge limitele, daca aceasta actiune este realizata exclusiv din exterior.

O posibila solutie de viitor o reprezinta “tranzistorul de racire” (sau de caldura, depinde cum e privit) realizat de catre cercetatori de la universitati din Finlanda si Italia, si care se bazeaza pe un fenomen numit “control Coulombic al transferului de caldura.”

Prototipul (in imagine) consta dintr-o insula metalica de dimensiuni 180 nm x 2300 nm x 20 nm, ce reprezinta nucleul tranzistorului, 4 contacte supraconductoare din aluminiu, izolate de insula metalica (in partea de sus a imaginii), plus contactul de poarta (in partea de jos a imaginii), de asemenea izolat de insula metalica.

Poarta actioneaza capacitiv asupra insulii metalice, iar tensiunea electrica de pe poarta determina numarul de electroni ce tuneleaza intre insula metalica si contactele supraconductoare. Aceste efect de tunelare cuantica la interfata metal-supraconductor este cunoscut. In noile rezultate insa, sistemul este in asa fel ales, incit electronii ce tuneleaza sa poarte cu ei energia termica a insulei metalice ce o parasesc. Un rezultat direct este acela ca insula metalica se va raci.

Teoria ce sta in spatele acestei comportari este destul de complexa, si se refera la asa-numitele sisteme de electroni puternic corelati. In sistemele de siliciu folosite in mod uzual in electronica, energia cinetica a electronilor (viteza lor) este foarte mare, facand ca electronii sa nu se “vada” unul pe celalalt in miscarea lor. In sistemele de electroni puternic corelati, energia cinetica a electronilor este mai mica, iar electronii simt foarte puternic interactiunea Coulombiana (electrostatica) dintre ei. In acest fel comportarea lor poate fi complexa, conducand la rezultate remarcabile (cum sunt de exemplu supraconductorii de temperatura inalta). Si in cazul de fata, tranzistorul de racire este astfel ales incat energia cinetica a electronilor ce tuneleaza sa fie mai mica decit energia electrostatica de repulsie, tranzistorul lucrand astfel intr-un regim in care electronii sunt puternic corelati.

Tranzistorul de racire are avantajul ca poate fi construit la scara microscopica si se poate integra in sistemele electronice actuale, dar capacitatea lui de racire (data de insula metalica) va fi limitata. In plus, energia se va disipa in apropiere, iar tranzistorul nu functioneaza decat in cazul in care contactele sunt supraconductoare. Tinand cont ca la ora actuala nu exista supraconductori la temperatura camerei, trazistorul trebuie racit la temperaturi mai mici de -150 de grade Celsius pentru a face supraconductoare acele contacte, temperatura la care racirea data de tranzistor nu se mai justifica.

Deoarece momentan aplicația principala de racire nu este posibila la temperatura camerei (supraconductorii nu vor funcționa), cercetatorii propun aplicatii specifice, ca de exemplu senzori de caldura sau micro-frigidere. Tehnologia se afla inca intr-o faza incipienta, dar autorii sai cred ca acesti primi pasi deschid drumul catre o serie de posibilitati interesante de cercetare si de aplicatii de viitor.

Sursa Originala: TGDaily. Stire prelucrata impreuna de www.blitztech.ro si www.stiinta.info

2007-07-10

cristipresura
M-am născut în 1971 și am urmat studiile facultăților de electrotehnică și fizică. Am lucrat la Institutul de Fizică Atomică iar în 2002 am obținut doctoratul în fizică la Universitatea Groningen, Olanda, unde am caracterizat proprietățile optice ale sistemelor corelate de electroni, colaborând cu Anthony J Leggett, membru al comisiei de doctorat și laureat al premiului Nobel în fizică 2003. Am publicat în reviste de specialitate ca Physical Review Letters și Science. În prezent sunt cercetător la compania Philips, Olanda unde, împreună cu echipa mea, am inventat și introdus pe piață primul ceas capabil să măsoare pulsul sportivilor numai pe baza senzorilor optici. Sunt membru al asociației cercetătorilor români Ad Astra și fondator al asociației Știință pentru Toți.
cristipresura
Eindhoven (Olanda)

Abonează-te la newletter:

Caută în site



Formular de contact

Advertisment ad adsense adlogger