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