wilian

El impacto de la mecánica
cuántica-una breve historia del
transistor
William Javier Herrera
Departamento de Física
Catedra José Celestino Mutis: Cuántica para todo y
para todos-100 años de saltos cuánticos
Walter Brattain
John Bardeen
William Shockley
¿Cuántos granos hay en un bulto de arroz?
Peso de un grano de arroz 25mg
En un kilo (1000 gramos) 40.000 granos
Un bulto (50 kilos) 2’000.000
Mil bultos=Dos mil millones granos
X5
Un camión 100 bultos
5 camiones= Mil
millones de granos
$85.000X500=
$42,500.000
=
i7 =mil millones de
transistores
“=“ $1’000.000
En el 2004, más transistores producidos que granos de arroz, 1019
10000000000000000000
Cómo funciona
Algunos éxitos de la mecánica cuántica
Estabilidad Atómica
Espectros
Fuerzas Químicas
Cuerpo Negro
Láseres
Confiabilidad de la herencia
(M. C. Necesarias a nivel molecular en ADN)
Superconductores
Alta tecnología
Computación
Microelectrónica
Nanotecnología
Espectrometría
Superfluidez
Computación cuántica
1911 Heike Kamerlingh-Onnes
Resistencia cero en mercurio a 4.2K
Teoría BCS
John Bardeen of the University
of Illinois, Premio Nobel 1955
Leon Cooper,
Post doc
Robert Schrieffer,
estudiante de
doctorado
1955 Pines, postdoc de Bardeen, interacción e-e vía fonones
1956 Cooper +¿qué efecto tiene una interacción atractiva en 2 electrones sobre
el mar de fermi?
Enero de 1957 Schrieffer encuentra el estado base
1957. Teoría BCS, explica y predice
APLICACIONES
IMÁGENES MÉDICAS
CABLES
Nb: 50A,
10T HTc en
desarrollo
Motores
(menos
hierro)
-MRI (1T) Imágenes de
tejido vivo (Solenoide
de Nb)
-funtional MRI (4T)
Imagenes en tiempo
real
- Magneto-cardiografía
y magneto-encelografía
(SQUIDs)
DETECTORES DE MATERIA OSCURA
FÍSCA DE ALTA ENERGÍA
FERMILAB
2TeV 4000A,
4.2T
LHC 7 TeV 8T
Axiones meV- meV
Cavidad microndas +
campo B 5-7T
Decaen fotonesDeteción SQUIDs a 2K
NANOTECNOLOGÍA
Grafito
Grafeno
2004
Nanotubo
1991
C60
1985
Microscopio de efecto túnel, STM
Niveles de energía en un metal
ideal
Principio de exclusión de Pauli
• No puede haber dos electrones (partículas) con en el
mismo estado cuántico; por tanto dos electrones no
pueden tener la misma función de onda.
Estado en un metal ideal
Bandas de energía
METALES
AISLANTES
SEMICONDUCTORES
La
resistencia
disminuye
con la
temperatura
Semiconductores que contienen
impurezas
Tipo n
Tipo p
Dispositivos Semiconductores
Unión p-n
Diodo
Dispositivos ópticos
Absorción de luz
Emisión de luz de luz
Celda solar
Diodo o Laser
Transistor de efecto de campo