Primero vino el interruptor. Luego el transistor. Ahora otra innovación está para revolucionar la forma en que controlamos el flujo de electrones a través de un circuito: dióxido de vanadio VO 2 .Una característica clave de este compuesto es que se comporta como aislante a temperatura ambiente pero como conductor a temperaturas superiores a 68 ° C.Este comportamiento, también conocido como transición metal-aislante, se está estudiando en un ambicioso proyecto de la UE Horizonte 2020 llamado Phase-Change Switch.EPFL fue elegida para coordinar el proyecto luego de un desafiante proceso de selección.
El proyecto durará hasta 2020 y ha recibido 3,9 millones de euros de financiación de la UE. Debido a la variedad de aplicaciones de alto potencial que podrían surgir de esta nueva tecnología, el proyecto ha atraído a dos empresas importantes: Thales de Francia yla rama suiza de IBM Research, así como otras universidades, incluidas Max-Planck-Gesellschaft en Alemania y la Universidad de Cambridge en el Reino Unido. Gesellschaft für Angewandte Mikro- und Optoelektronik AMO GmbH, una empresa derivada de la Universidad de Aachen en Alemania, también participa en la investigación.
Los científicos conocen desde hace mucho tiempo las propiedades electrónicas del VO 2 pero no he podido explicarlos hasta saberlo. Resulta que su estructura atómica cambia a medida que aumenta la temperatura, pasando de una estructura cristalina a temperatura ambiente a una metálica a temperaturas superiores a 68 ° C.Y esta transición ocurreen menos de un nanosegundo, una ventaja real para las aplicaciones electrónicas ". VO 2 también es sensible a otros factores que podrían hacer que cambie de fase, como inyectando energía eléctrica, ópticamente o aplicando un pulso de radiación THz ", dice Adrian Ionescu, profesor de EPFL que dirige el Laboratorio de Dispositivos Nanoelectrónicos de la escuela Nanolab y también se desempeña como coordinador del proyecto Phase-Change Switch.
El desafío: alcanzar temperaturas más altas
Sin embargo, desbloqueando todo el potencial de VO 2 siempre ha sido complicado porque su temperatura de transición de 68 ° C es demasiado baja para los dispositivos electrónicos modernos, donde los circuitos deben poder funcionar sin problemas a 100 ° C.Pero dos investigadores de EPFL, Ionescu de la Escuela de Ingeniería STIy Andreas Schüler de la Escuela de Arquitectura, Ingeniería Civil y Ambiental ENAC, pueden haber encontrado una solución a este problema, según su investigación conjunta publicada en Applied Physics Letters en julio de 2017. Descubrieron que agregar germanio a VO 2 la película puede elevar la temperatura de cambio de fase del material a más de 100 ° C.
Se publicaron hallazgos aún más interesantes del Nanolab, especialmente para aplicaciones de radiofrecuencia, en acceso IEEE el 2 de febrero de 2018. Por primera vez, los científicos pudieron fabricar filtros de frecuencia modulables ultracompactos. Su tecnología también utiliza VO 2 y conmutadores de cambio de fase, y es particularmente eficaz en el rango de frecuencia crucial para los sistemas de comunicación espacial la banda Ka, con modulación de frecuencia programable entre 28,2 y 35 GHz.
Procesadores neuromórficos y vehículos autónomos
Es probable que estos descubrimientos prometedores impulsen más investigaciones sobre las aplicaciones de VO 2 en dispositivos electrónicos de muy baja potencia. Además de las comunicaciones espaciales, otros campos podrían incluir la computación neuromórfica y los radares de alta frecuencia para automóviles autónomos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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