Ciencia

Nuevo microchip con una eficiencia energética de hasta 10 veces más que la normal



(NC&T) Joyce Kwong dirigió el proyecto junto a sus colaboradores del MIT Anantha Chandrakasan, Yogesh Ramadass y Naveen Verma. Los colaboradores de la Texas Instruments fueron Markus Koesler, Korbinian Huber y Hans Moormann. La clave de la mejora en la eficiencia energética era encontrar formas de hacer que los circuitos en el chip funcionaran con un nivel de voltaje mucho más bajo que lo usual. Mientras la mayoría de los chips actuales opera a alrededor de un voltio, el nuevo diseño opera con sólo 0,3 voltios.

Sin embargo, reducir el voltaje de operación no es tan simple como podría parecer, ya que los microchips existentes se han perfeccionado durante muchos años para operar al voltaje estándar más alto. Las memorias y los circuitos lógicos tienen que ser rediseñados para poder operar con suministros de energía que sean de bajos voltajes.

Uno de los problemas más grandes que el equipo tenía que superar era la variabilidad que se da en la fabricación típica de los chips. Al utilizar niveles de voltaje más bajos, las variaciones e imperfecciones en los chips de silicio se hacen más problemáticas. Diseñar los chips para minimizar su vulnerabilidad a tales variaciones era una parte importante de la estrategia
. Hasta ahora, el nuevo chip es sólo una prueba del concepto. Las aplicaciones comerciales podrían estar disponibles en cinco años, y quizá antes, en muchas áreas. Por ejemplo, los aparatos médicos portátiles o implantables, los teléfonos móviles, y los dispositivos de conexión a redes de ordenadores, podrían estar basados en tales chips y aumentar así considerablemente sus tiempos de funcionamiento sin recarga. También puede haber una amplia variedad de aplicaciones para el ámbito militar, en la producción de redes autónomas de sensores diminutos que podrían dispersarse en un campo de batalla.

En algunas aplicaciones, como en los dispositivos médicos para ser implantados en pacientes, la meta es hacer los requerimientos de energía tan bajos que tales dispositivos puedan energizarse por medio de la "energía ambiental" (empleando el propio calor del cuerpo o su movimiento para proporcionar toda la energía necesaria).


Análisis detallado del Helio-8 ensanchará los horizontes de la física

(NC&T) "Este resultado nos ayudará a poner a prueba las mejores teorías sobre la estructura nuclear que existen actualmente, incluyendo el trabajo de nuestro propio grupo teórico de la División de Física", explica el físico del Laboratorio de Argonne, Peter Mueller, que junto con Ibrahim Sulai y otros colegas de la División de Física, utilizó una innovadora trampa láser para confinar los átomos individuales de helio-8 durante un tiempo suficiente que les permitió determinar con precisión su distribución de carga nuclear, la cual indica cómo los dos protones y los seis neutrones de ese átomo se posicionan para formar el núcleo. A diferencia del helio estable que normalmente tiene dos y ocasionalmente un neutrón que se empaquetan estrecha y simétricamente con dos protones, los isótopos inestables del elemento (el helio-6 y el helio-8) tienen neutrones adicionales que forman "halos" alrededor del núcleo central compacto. En el año 2004, el equipo de Argonne había determinado que los dos neutrones extra del helio-6 se colocan asimétricamente en un lado del núcleo.

Sin embargo, en su reciente estudio los investigadores han descubierto que los cuatro neutrones extra del helio-8 se agrupan de modo diferente a los del helio-6. Los cuatro neutrones en el halo del helio-8 se colocan de una forma menos asimétrica alrededor del núcleo, alterando la dinámica de éste.

Tanto el helio-6 como el helio-8 son radiactivos y se desintegran rápidamente, complicando ello los esfuerzos para medir sus propiedades. El helio-8 tiene una vida media de sólo una décima de segundo, lo que implica que las muestras del átomo tienen que ser medidas en el momento en que se producen o inmediatamente después, y esto no es fácil. Además, los científicos requieren de aceleradores de gran potencia para crear incluso una diminuta cantidad de estos átomos.

En este experimento, los científicos del Laboratorio de Argonne colaboraron con Antonio Villari y sus colegas de las instalaciones del ciclotrón GANIL en el norte de Francia, una de las pocas instalaciones que pueden generar una cantidad suficiente de helio-8.