El transistor fluídico marca la era de las computadoras líquidas

El transistor fluídico marca la era de las computadoras líquidas    Científicos de Carnegie Mellon University han estado buscando 

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El transistor fluídico marca la era de las computadoras líquidas

   Científicos de Carnegie Mellon University han estado buscando nuevas formas de crear dispositivos electrónicos que no solo sean funcionales digitalmente sino también blandos y deformables.

   En lugar de hacer circuitos de metales rígidos como cobre o plata, usan una aleación de metal especial que es líquida a temperatura ambiente. Esta aleación, hecha mezclando indio y galio, es una alternativa no tóxica al mercurio y se puede infundir en caucho para hacer circuitos tan suaves y elásticos como la piel natural.

   Trabajando en equipo con Michael Dickey en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, descubrieron recientemente que la electrónica líquida de metal no solo es útil para el cableado del circuito extensible, sino que también se puede usar para hacer interruptores eléctricos. Estos transistores fluídicos funcionan abriendo y cerrando la conexión entre dos gotas de metal líquido.

   Cuando se aplica una caída de voltaje en una dirección, las gotas se mueven una hacia la otra y se unen para formar un puente metálico para conducir la electricidad. Cuando se aplica voltaje en una dirección diferente, las gotas se separan espontáneamente y activan el interruptor para abrir. Al alternar rápidamente entre un estado de interruptor abierto y cerrado y abierto con solo una pequeña cantidad de voltaje, los investigadores pudieron imitar las propiedades de un transistor convencional.

   El equipo, cuyo estudio se publica en Advanced Science, llegó a este resultado explotando una inestabilidad capilar. “Vemos inestabilidades capilares todo el tiempo”, dice Carmel Majidi, ingeniero coautor de la investigación. “Si abres un grifo y el índice de flujo es muy bajo, a veces verás esta transición de un flujo constante a gotas individuales. Eso se llama inestabilidad de Rayleigh”.

   Los investigadores tuvieron que encontrar una manera de inducir esta inestabilidad en el metal líquido de modo que pudiera pasar sin problemas de una gota a dos. Después de realizar una serie de pruebas en gotitas dentro de un baño de hidróxido de sodio, se dieron cuenta de que la inestabilidad era impulsada por el acoplamiento entre un voltaje aplicado y una reacción electroquímica. Este acoplamiento causó un gradiente en la oxidación de la superficie de la gota, que luego dio como resultado un gradiente en la tensión superficial de la gota, lo que finalmente condujo a la separación de las dos gotitas.

   El equipo lo llama un transistor de metal líquido porque tiene el mismo tipo de propiedades de circuito que se encuentran en un transistor de circuito convencional. “Tenemos estas dos gotas que son análogas a los electrodos de origen y drenaje en un transistor de efecto de campo, y podemos utilizar este efecto de forma programable para abrir y cerrar el circuito”, dice Majidi. “Eventualmente podría usar este efecto para crear estos circuitos físicamente reconfigurables”.

   Las aplicaciones para este tipo de materia programable son infinitas. Si los materiales se pueden programar para cambiar de forma, pueden cambiar su función dependiendo de su configuración, o incluso reconfigurarse para eludir el daño en entornos extremos.

   “Podría ser en una estructura que está experimentando deformaciones físicas muy grandes, como un robot volador que imita las propiedades de un pájaro“, dice Majidi. “Cuando extiende sus alas, es preciso que los circuitos de las alas también se deformen y reconfiguren para que permanezcan operativos o admitan un nuevo tipo de funcionalidad eléctrica”.

 

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