FÍSICA DE SEMICONDUCTORES Aplicaciones Industriales de la Mecánica Cuántica UN Lizeth Andrea Anzola Fernández -fsc01Lizeth- 02/06/2015

Microscopio Atómico STM Qué es el Efecto Túnel Ocurre cuando una partícula atrapada en una barrera de potencial finita lo atraviesa y se escapa. En mecánica cuántica, el efecto túnel ocurre en el mundo nanoscópico, en el cual una partícula, viola uno de los principios de la mecánica clásica, al penetrar una barrera de potencial mayor que la energía cinética de la propia partícula, el efecto depende de la distancia que tenga que atravesar la partícula, es decir del ancho de esa distancia prohibida, la relación es exponencial decreciente, es decir que en tanto aumente la distancia la probabilidad de que ocurra el efecto disminuye exponencialmente. Una analogía en el mundo macroscópico sería tener un balón con energía cinética, es decir moviéndose, en el interior de una habitación totalmente sellada, gracias a la física clásica se supone que sin importar cuantas veces rebote contra las paredes nunca podrá salir del confinamiento, pero si se considera este balón en el mundo de la cuántica el efecto túnel se evidencia en que esta partícula si puede penetrar la barrera, y el balón puede salir de la habitación y estar en la habitación adyacente, la cual estaba prohibida gracias a la barrera que rodeaba el balón. En la figura 1 se ilustra una analogía del efecto de túnel con el movimiento de un objeto clásico, en el punto azul, es atraído al centro de la tierra por efecto de la gravedad, por lo tanto para pasar del punto azul al punto rojo se le debe proveer de energía para pasar por encima de la colina y volver a caer por la gravedad al punto rojo. No obstante bajo las leyes cuánticas el objeto ocasionalmente puede penetrar la barrera de potencial, representado por la colina hasta llegar a un estado de mínimo de potencial (mínimo nivel de la colina). Figura 1

Microscopio Atómico STM Ilustre el principio de funcionamiento de un microscopio de atómica de efecto túnel, STM (Scanning Tunneling Microscope) EL microscopio de efecto túnel (STM O Scanning tunneling microscope) puede mostrar objetos que son imposibles de ver con los microscopios convencionales, porque superan sus limitaciones como la aberración visual, límites de longitud de onda, al realizar un barrido de la superficie del objeto con electrones ”tuneladores”, para uno de estos instrumentos se considera que tienen una buena resolución cuando es de 0.1 nm de resolución lateral y 0.01 nm de resolución de profundidad. Consiste en que una punta conductora es ubicada a muy poca distancia de la superficie a observar, se aplica una diferencia de potencial entre estas dos, lo cual permite que los electrones pasen al otro lado gracias al efecto túnel, atravesando el medio que se encuentre ella, generalmente el vacío. La información se obtiene al monitorear la corriente según la posición de la punta, finalmente es ilustrada en una imagen. En la imagen inferior se puede observar la manipulación de los átomos para escribir el nombre de una de las empresas pioneras en dicho instrumento.