Con una historia que incluye más de medio siglo de investigación, un Premio Nobel y múltiples intentos de aplicaciones prácticas, la historia de la resistencia diferencial negativa, o NDR, se lee como un misterio científico, un misterio que la Universidadde Alberta, los físicos finalmente han logrado desentrañar.
¿Qué significa esto? Una oportunidad para combinar el conocimiento con la tecnología existente para crear dispositivos electrónicos más rápidos, más baratos y más pequeños, una bendición para el auge continuo de la era digital.
NDR es un efecto extraño. Podemos imaginarlo pensando en el agua que se empuja a través de una manguera. Cuanto mayor es la presión, más rápido es el flujo. Los electrones en un cable actúan de manera similar, excepto que se aplica voltaje en lugar de presión para inducir el flujo.Con el agua, el aumento de la presión equivale a un aumento del flujo, pero en circunstancias especiales con la electricidad, a veces hay un efecto inverso y contrario a la intuición donde el flujo se ralentiza: esto es una resistencia diferencial negativa.
El primer intento de una aplicación práctica para NDR, el diodo Esaki, que lleva el nombre del inventor físico japonés Leo Esaki, fue recibido en la década de 1950 con gran entusiasmo, algunos incluso proclamaron que era más importante que el transistor. El trabajo recibió un premioPremio Nobel. Poco después de que quedó claro que la producción en masa era demasiado difícil, el dispositivo una vez anunciado fue relegado a aplicaciones de nicho.
Replicar el efecto NDR de una manera que pudiera implementarse ampliamente siguió siendo un objetivo atractivo. Se encontraron alternativas al diodo Esaki, pero también resistieron la producción en masa. El advenimiento de los microscopios de túnel de barrido en los años 80 y el acceso que brindan aLas propiedades de los materiales a nanoescala llevaron a tentadoras firmas de NDR a partir de irregularidades estructurales a escala de átomos en el silicio. La emoción se reavivó, pero la comprensión adecuada y la capacidad de fabricación siguieron siendo esquivas.
Un avance rápido hasta el presente, y un equipo de físicos dirigido por Robert Wolkow de la Universidad de Alberta ha descubierto la estructura atómica precisa que da lugar a la NDR. Además, al tener en cuenta las reglas particulares que impone la mecánica cuántica para el flujo de electrones a través deun solo átomo, el colega de Wolkow, el físico teórico Joseph Maciejko, ha logrado explicar la desconcertante reducción en la corriente al aumentar el voltaje. Estos resultados señalan el camino hacia aplicaciones prácticas y lucrativas en la electrónica cotidiana, como teléfonos y computadoras.
"Resulta que si puede ver fácilmente cómo incorporar de manera ordenada y económica este efecto NDR en los transistores electrónicos existentes, puede hacer dispositivos más pequeños, más rápidos y más baratos", dice Wolkow. "El valor de un circuito híbrido de transistor / NDRse conoce desde hace décadas, pero nadie ha podido hacerlo de manera eficiente o lo suficientemente barata como para que valga la pena.
"A lo largo de los años, la gente ha publicado artículos sobre variantes del mismo efecto de escala de átomo. Desafortunadamente, el enigma de la estructura y sus propiedades nunca se resolvió. Pero ahora sabemos exactamente por qué sucede, sabemos exactamente qué componentes necesitanestar allí para que sea controlado. Hemos definido la estructura atómica exacta que da lugar a NDR, y afortunadamente es fácil de hacer. Además, finalmente hemos dilucidado el mecanismo en juego, o debería decir en el trabajo ".
Wolkow explica que ahora existe un potencial muy realista para combinar este fenómeno NDR con la electrónica de uso diario de una manera práctica y asequible, un avance que potencialmente puede valer miles de millones para la industria de la tecnología.
"Resistencia negativa con un solo átomo" se publicó el 30 de diciembre en Cartas de revisión física .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Alberta . Original escrito por Jennifer Pascoe. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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