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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
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John Bardeen William Shockley
Walter Brattain
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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?
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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
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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
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1911 Heike Kamerlingh-Onnes
Resistencia cero en mercurio a 4.2K
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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
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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
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Nanotubo
1991
Grafeno
2004
Grafito
C60
1985
NANOTECNOLOGÍA
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Microscopio de efecto túnel, STM
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Niveles de energía en un metal ideal
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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.
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Estado en un metal ideal
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Bandas de energía
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METALES AISLANTES
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SEMICONDUCTORES
La
resistencia
disminuye
con la
temperatura
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Semiconductores que contienen impurezas
Tipo n
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Tipo p
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Dispositivos Semiconductores
Diodo
Unión p-n
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Dispositivos ópticos
Emisión de luz de luz Absorción de luz
Celda solar Diodo o Laser
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Transistor de efecto de campo
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