Dispositivos refrigerantes del tamaño de un microchip
(NC&T) Los experimentos han sido efectuados por investigadores del NIST (National Institute of Standards and Technology).
Estos espectaculares refrigeradores de estado sólido tienen aplicaciones tales como enfriar sensores criogénicos en instrumentos altamente sensibles para análisis de defectos en semiconductores, o la observación astronómica.
Los refrigeradores diseñados en el NIST, cada uno de 25 por 15 micrómetros, son sandwiches de un metal normal, un aislante y un metal superconductor. Cuando se aplica un voltaje a través del sándwich, los electrones más calientes abren un "túnel" desde el metal normal hacia el superconductor, pasando por el aislante. La temperatura en el metal normal desciende de modo espectacular, y "vacía" de energía electrónica y vibratoria los objetos que están siendo enfriados.
Los investigadores usaron cuatro pares de estos sandwiches para enfriar el contenido de una membrana de nitrato de silicio que medía 450 micrómetros de lado y 0,4 micrómetros de grosor. Un cubo de germanio de 250 micrómetros de lado fue pegado encima de la membrana. El cubo es unas 11.000 veces más grande que el volumen combinado de los refrigeradores. Esto equivale aproximadamente a usar un frigorífico del tamaño de una persona para enfriar un objeto del tamaño de la Estatua de la Libertad. La proeza se logró: ambos objetos se enfriaron hasta cerca de los 200 mK. Además, son posibles mejoras futuras en el rendimiento de estos portentosos refrigeradores.
Los refrigeradores son fabricados usando métodos comunes de litografía para creación de chips, lo que hace sencilla su producción, así como la integración con otros componentes a microescala.
 | | Micrografía de un cubo de germanio unido a una membrana. Los cuatro rectángulos azules son refrigeradores. (Foto: N. Miller, A. Clark/NIST) |
Los dispositivos son mucho más pequeños y menos caros que los equipos convencionales usados para enfriar a 100 mK, una temperatura idónea para optimizar el rendimiento de sensores criogénicos. Estos sensores se valen de fenómenos inusuales que se manifiestan a muy bajas temperaturas, para detectar diferencias muy pequeñas en los rayos X emitidos por partículas a escala nanométrica, capacitando a usuarios tales como técnicos de la industria de semiconductores, para identificar dichas partículas.
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