Refrigeradores termoeléctricos de rápida respuesta y fiabilidad

   Los dispositivos termoeléctricos convierten calor en energía eléctrica y viceversa, es decir, corriente eléctrica en refrigeración. En la industria y locomoción de hoy en día, se producen muchas pérdidas de energía en forma de calor residual (motores, hornos, centrales térmicas y nucleares, etcétera). Los generadores termoeléctricos pueden aprovechar dicho calor y transformarlo en energía eléctrica aumentando así la eficiencia del proceso, lo que evitaría mayor consumo de combustibles contaminantes.

   Por otro lado, estos dispositivos pueden utilizarse como refrigeradores termoeléctricos, que no necesitarían de partes móviles, permitiendo su integración en casi cualquier superficie. Asimismo, no requieren de ningún intercambiador de calor gaseoso como en los refrigeradores domésticos convencionales, perjudiciales para la capa de ozono. El uso de refrigeradores termoeléctricos se va generalizando día a día, conforme se descubren nuevos materiales y se investigan nuevos diseños, abarcando, por ejemplo, desde refrigeración en trasplantes de órganos hasta microchips y elementos fotónicos de uso en telecomunicaciones y cirugía.

Esquema de un refrigerador termoeléctrico donde se genera un flujo de calor mediante una corriente eléctrica. / UNIOVI

   Un grupo de investigadores de la Universidad de Oviedo han diseñado una línea de fabricación híbrida de procesos de deposición electroquímica y de microestructuración fotolitográfica, que permite fabricar dispositivos altamente funcionales de forma muy controlada. En particular, se han conseguido fabricar dispositivos de tamaño micrométrico para su implementación en microchips de telecomunicaciones, donde la temperatura debe controlarse de forma muy precisa mediante un dispositivo estable en el tiempo.

   Las principales novedades del estudio, publicado recientemente y en portada de la revista Nature Electronics, residen en la alta calidad de los dispositivos fabricados, debido a que se ha logrado reducir notablemente las resistencias eléctricas de los contactos (lo cual limita la eficiencia de la mayoría de los dispositivos actuales de este tipo), se ha conseguido una alta densidad de empaquetamiento (en torno a 5000 elementos por centímetro cuadrado), y se ha demostrado su durabilidad de funcionamiento, tanto en modo pulsado como continuo, durante más de 30 días y sin detectar ningún deterioro.

FUENTE:  UNIOVI
 

Grafeno y cobalto para crear nuevos dispositivos electromagnéticos

   Una de las últimas tecnologías para codificar de forma digital la información es la ‘espín-orbitrónica’, que no solo explota la carga del electrón (electrónica) y su espín (espintrónica), sino también la interacción de este con su órbita, que ofrece multitud de propiedades relevantes en magnetismo.

   Un equipo europeo liderado por el instituto IMDEA Nanociencia ha desarrollado un dispositivo fabricado con películas apiladas de grafeno (una sola capa atómica de grafito) colocado sobre un material ferromagnético: el cobalto, dispuesto a su vez sobre una capa de platino con una determinada orientación cristalográfica. Los detalles se publican en la revista Nano Letters.

Esquema de las películas apiladas de grafeno, cobalto (Co) y platino (Pt) con los vectores de interacción magnética. / Adrián Gudín, Paolo Perna, IMDEA Nanociencia (Nano Letters)

 

   Las dos propiedades magnéticas que se consiguen son una mejora en la anisotropía magnética del cobalto (sus espines se orientan preferentemente en una determinada dirección), y una fuerte interacción llamada Dzyaloshinskii-Moriya, que permite la presencia de unas estructuras magnéticas quirales de tamaño nanometrico denominadas skyrmions.

  Los skyrmions, son muy estables y actúan como portadores de información binaria mientras viajan por el canal de grafeno. Al pasar a través de dos contactos eléctricos, cada skyrmion produce un cambio en la respuesta eléctrica que se puede decodificar en ceros y unos.

Principio de funcionamiento de la memoria basada en grafeno y skyrmions pasando. / IMDEA Nanociencia

    

   De esta manera, se podrán fabricar dispositivos magnéticos espín-orbitrónicos, como memorias magnéticas o sensores mucho más rápidos y más densos que los actuales, y con un consumo energético mucho más reducido.

FUENTE:  SINC