Tendencias21

Consiguen por primera vez modificar la velocidad de la propagación del calor

Científicos franceses y japoneses han conseguido modificar la velocidad de propagación del calor, utilizando su naturaleza ondulatoria. Pueden aumentarla hasta un 20 por ciento a 4 Kelvins de temperatura, todo un avance para la nanotecnología y la microelectrónica.

Consiguen por primera vez modificar la velocidad de la propagación del calor

Al igual que la luz y el sonido, el calor posee una naturaleza ondulatoria cuya influencia real todavía no es bien conocida.

Ahora, investigadores franceses y japoneses, que trabajan juntos en el proyecto LIMMS, han podido utilizar esta naturaleza ondulatoria para modificar la velocidad de propagación del calor.

Para conseguirlo, han empleado membranas de silicio perforadas de diferentes maneras y sometidas a muy bajas temperaturas. Los resultados se publican en Science Advances, según se informa en un comunicado.

A escala nanométrica, el calor se representa por las vibraciones de los átomos. Estas excitaciones colectivas, llamadas fonones, forman paquetes de ondas modelizados como casi partículas. Hay que tener en cuenta que los fonones constituyen el proceso primario por el cual se genera la conducción de calor.

Los fonones se propagan en línea recta sobre pequeñas distancias, después se dispersan cuando encuentran un obstáculo. Su longitud de coherencia, es decir, la distancia en la que la onda del fonón permanece coherente, es tan débil que el comportamiento ondulatorio de los fonones nunca había sido observado durante el transporte de calor a temperatura ambiente.

Lo que han comprobado estos investigadores es que estas ondas de los fonones tienen realmente un impacto que puede ser aprovechado para disipar calor y generar energía eléctrica.

Para conseguirlo se valieron de membranas de silicio de 145 nanómetros de espesor, perforadas por redes de agujeros. Si estos agujeros están bien regulados y alineados, las interferencias deben aparecer en teoría y ralentizar la propagación del calor.

Los investigadores enfriaron el sistema por debajo de 10 kelvins. El kelvin es una de las unidades del Sistema Internacional de Unidades y corresponde a una fracción de 1/273,16 partes de la temperatura del punto triple del agua.​ Se representa con la letra K.​

Aplicaciones en nanotecnología y microelectrónica

Este descenso de la temperatura alarga la distancia de coherencia de los fonones y aumenta su longitud de onda para interferir mejor con la red de agujeros. Esto atenúa los fenómenos capaces de perturbar la experiencia.

Los científicos constataron entonces que, efectivamente, el calor se propagaba más rápidamente en el seno de redes desordenadas, con una diferencia de velocidad que alcanza hasta el 20% a 4 Kelvins de temperatura.

Las interferencia, y en consecuencia la naturaleza ondulatoria de los fonones, tienen en consecuencia un impacto en el transporte térmico.

Estos trabajos pueden tener aplicaciones en nanotecnología y microelectrónica: la falta de disipación del calor es en efecto un obstáculo importante para la miniaturización, mientras que su conversión en energía eléctrica permitiría alimentar a numerosos componentes electrónicos.

Referencia

Heat conduction tuning by wave nature of phonons. J. Maire, R. Anufriev, R. Yanagisawa, A. Ramiere, S. Volz, M. Nomur. Science Advances. 3, e1700027 (2017). DOI:10.1126/sciadv.1700027

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Ya es posible transmitir el tacto a través de Internet 26 junio, 2024
    Un nuevo estándar para la compresión y transmisión del sentido del tacto mediante Internet sienta las bases para la telecirugía, la teleconducción y nuevas experiencias de juego en línea, entre otras aplicaciones. El flamante estándar HCTI (Haptic Codecs for the Tactile Internet) es para el “tacto digital” lo que son JPEG, MP3 y MPEG para […]
    Pablo Javier Piacente
  • Las primeras muestras de la cara oculta de la Luna ya están en la Tierra 26 junio, 2024
    La cápsula de reingreso de la sonda Chang'e-6 de China, que transporta hasta dos kilogramos de materiales extraídos y perforados de la cuenca más antigua de la Luna ubicada en su lado oscuro, aterrizó este martes 25 de junio en la región de Mongolia Interior y fue rápidamente recuperada, según informó la Administración Nacional del […]
    Pablo Javier Piacente
  • La Tierra tendrá dos soles dentro de 1,3 millones de años y durante 60.000 años 26 junio, 2024
    Dentro de 1,3 millones de años, la Tierra tendrá una especie de segundo sol porque la estrella Gliese 710 se acercará a 1,1 años luz de la Tierra y la veríamos del mismo tamaño que Júpiter. Lo malo es que esa alteración cósmica puede provocar un episodio en nuestro planeta como el que acabó con […]
    Eduardo Martínez de la Fe
  • China descubre grafeno natural en la Luna 25 junio, 2024
    Investigadores chinos han descubierto recientemente grafeno natural de escasas capas por primera vez en la Luna, a partir de las muestras traídas a la Tierra por la sonda Chang'e 5. El hallazgo proporciona nuevos conocimientos sobre las actividades geológicas, la historia evolutiva y las características ambientales de la Luna.
    Pablo Javier Piacente
  • Los incendios forestales extremos se duplicaron en los últimos 20 años en todo el planeta 25 junio, 2024
    Una nueva investigación concluye que la frecuencia e intensidad de los incendios forestales extremos se ha más que duplicado en todo el mundo en las últimas dos décadas, debido al calentamiento global antropogénico y otros factores relacionados. Se trata de la primera ocasión en la cual los científicos pudieron trazar una tendencia global para los […]
    Pablo Javier Piacente
  • Detectado en el Mediterráneo el neutrino más energético del universo 25 junio, 2024
    El neutrino más potente jamás observado ha dejado su huella en las profundidades del Mediterráneo, aunque todavía se desconoce de qué rincón del universo procede. Los neutrinos cosmogénicos son los mensajeros de algunos de los eventos más cataclísmicos del cosmos.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La IA identifica seis formas diferentes de depresión 24 junio, 2024
    Los científicos han identificado seis formas biológicamente distintas de depresión gracias a la aplicación de la Inteligencia Artificial (IA) en estudios cerebrales. El hallazgo podría explicar por qué algunas personas no responden a los tratamientos tradicionales para la afección, como los antidepresivos y la terapia psicológica.
    Pablo Javier Piacente
  • La NASA pondrá en órbita una estrella artificial que revolucionará el estudio del Universo 24 junio, 2024
    La NASA encarará un ambicioso proyecto para colocar en órbita una estrella artificial: permitirá la calibración de telescopios a niveles previamente inalcanzables. El proyecto tiene como objetivo mejorar significativamente las mediciones de la luminosidad estelar y abordar varios otros desafíos que dificultan la astrofísica moderna.
    Pablo Javier Piacente
  • Los macacos nos enseñan cómo sobrevivir a un desastre natural 24 junio, 2024
    Los macacos de la isla caribeña de Puerto Rico se volvieron más tolerantes y menos agresivos después del huracán María, que los obligó a compartir la sombra de los árboles para sobrevivir al intenso calor.
    Redacción T21
  • Extrañas formas de vida se ocultan en antiguas cuevas de lava de Hawai 23 junio, 2024
    Científicos estadounidenses han logrado identificar una gran diversidad de especies microbianas únicas, que se han desarrollado en cuevas geotérmicas, tubos de lava y fumarolas volcánicas de la isla de Hawái. Estas estructuras subterráneas se formaron hace entre 65 y 800 años y reciben poca o ninguna luz solar, en ambientes similares a los que pueden encontrarse […]
    Pablo Javier Piacente