El impacto de la mecánica cuántica-una ... - unal.edu.co
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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
John Bardeen William Shockley
Walter Brattain
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
¿Cuántos granos hay en un bulto de arroz?
X5 =
5 camiones= Mil millones de granos
Un camión 100 bultos i7 =mil millones de
transistores
“=“ $1’000.000
$85.000X500= $42,500.000
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
Robert Schrieffer, estudiante de doctorado
Leon Cooper, Post doc
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
FERMILAB 2TeV 4000A, 4.2T LHC 7 TeV 8T
-MRI (1T) Imágenes de tejido vivo (Solenoide de Nb) -funtional MRI (4T) Imagenes en tiempo real - Magneto-cardiografía y magneto-encelografía (SQUIDs)
FÍSCA DE ALTA ENERGÍA
IMÁGENES MÉDICAS CABLES
Nb: 50A, 10T HTc en desarrollo Motores (menos hierro)
DETECTORES DE MATERIA OSCURA
Axiones meV- meV Cavidad microndas + campo B 5-7T Decaen fotones-Deteción SQUIDs a 2K
APLICACIONES
Nanotubo
1991
Grafeno
2004
Grafito
C60
1985
NANOTECNOLOGÍA
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
Diodo
Unión p-n
Dispositivos ópticos
Emisión de luz de luz Absorción de luz
Celda solar Diodo o Laser
Transistor de efecto de campo