domingo, 23 de marzo de 2014

Los transistores de plasma más pequeños para soportar radiactividad y altas temperaturas

Se han fabricado los transistores de plasma más pequeños capaces de soportar las altas temperaturas y la radiación ionizante presentes en un reactor nuclear. Esta electrónica basada en plasma puede emplearse para controlar y guiar robots que realicen tareas dentro del reactor. Los microtransistores de plasma en un circuito pueden también controlar a los reactores nucleares si algo va mal.

Los transistores son los caballos de batalla de la industria electrónica. Controlan cómo fluye la electricidad en dispositivos, y actúan como un interruptor o puerta para las señales electrónicas. El tipo de transistor más común utilizado se llama MOSFET (por las siglas en inglés de "metal oxide semiconductor field effect transistor").

Los transistores controlan el flujo de la carga eléctrica a través de un canal de silicio, utilizando un campo eléctrico para abrirse o cerrarse, de forma similar a una válvula con el campo eléctrico como mando de control y con la carga eléctrica como su flujo de corriente. Los transistores basados en el silicio son un componente crucial en la electrónica moderna, pero no pueden funcionar por encima de unos 290 grados centígrados (aproximadamente 550 grados Fahrenheit), una temperatura que normalmente alcanzan los reactores nucleares en funcionamiento.

Los transistores basados en plasma, que utilizan gases cargados o plasma para conducir electricidad a temperaturas extremadamente altas, se emplean en la actualidad para fuentes de luz, instrumentos médicos y ciertas pantallas bajo la luz solar directa (pero no en televisores de plasma, que son diferentes). Estos transistores miden unos 500 micrones de largo, o aproximadamente el grosor de cinco cabellos humanos. Operan a más de 300 voltios, por lo que necesitan de fuentes especiales de alto voltaje.

Unos ingenieros de la Universidad de Utah prueban un microtransistor de plasma aplicando un voltaje a través de cuatro electrodos que tocan la superficie del transistor. El plasma es un gas cargado que conduce electricidad, visto aquí como una brillante luz de color rosa. (Foto: Dan Hixson, College of Engineering, University of Utah)


Los nuevos dispositivos diseñados por el equipo de Massood Tabib-Azar y Pradeep Pai, de la Universidad de Utah en Estados Unidos, son los transistores de plasma micrométricos más pequeños hasta la fecha. Miden de 1 a 6 micrones de largo, siendo 500 veces más pequeños que los actuales microdispositivos de plasma más avanzados, y operan a una sexta parte del voltaje. También trabajan a temperaturas de hasta unos 790 grados centígrados (unos 1.450 grados Fahrenheit).

Estos nuevos transistores podrían emplearse para un aparato de bolsillo con el que hacer radiografías y enviarlas inalámbricamente como se haría desde un teléfono móvil.

Otra aplicación potencial será la detección e identificación de aerosoles contaminantes, en función del color emitido cuando la sustancia pase a través del dispositivo. Estos aparatos de detección química podrían ser utilizados para vigilar cuantitativamente la calidad del aire en tiempo real, y permitir a los investigadores construir un mapa preciso de dicha calidad.