CULTURAL MADRID 03-07-1998 página 49
- EdiciónCULTURAL, MADRID
- Página49
- Fecha de publicación03/07/1998
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3 de julio de 1998 A B C de la ciencia LA mecánica cuántica nos dice que es posible, aunque la probabilidad es en general pequeña, para una partícula atravesar una montaña sin alcanzar la cima puede sintonizar distintas longitudes de onda, cambiando el color de la luz que emite sin variar de material. Esto se puede lograr si uno usa un láser de semiconductores que llamamos de pozo cuántico Aplicando un campo eléctrico se pueden cambiar los niveles de energía de un pozo cuántico y por tanto la longitud de onda de la luz que emite. Es un efecto que nosotros descubrimos hace dieciséis años, y al que llamamos efecto Stark en pozos cuánticos de semiconductores. Le dimos el nombre de Stark por analogía con el efecto que ese científico alemán había estudiado en física atómica cincuenta años antes. Más recientemente, hace unos cuatro o cinco años, logramos demostrar que un láser variaba de color simplemente aplicando ese voltaje externo. Lo siguiente es conseguir que funcione a temperatura ambiente, porque nuestra demostración fue sólo a la temperatura del nitrógeno líquido, es decir, unos doscientos grados bajo cero. También estamos buscando un láser que funcione bien en el infrarrojo medio o lejano. PREMIO PRINCIPE DE ASTURIAS DE INVESTIGACldN formación. En el fondo, uh transistor en un ordenador no es más que una puerta que abre y cierra el paso a la información. Esto se puede hacer también de forma óptica. Si uno tiene un haz de luz y hace que un material sea opaco o transparente puede usarlo como una compuerta que controla el paso de la información. -Sus investigaciones sobre el efecto túnel resonante han dado lugar a patentes de dispositivos electrónicos. ¿En qué consiste este efecto? -Es un concepto difícil de explicar porque no es intuitivo. Si pensamos en una partícula que quisiera atravesar una barrera, la física clásica nos dice que esto es bajar. La mecánica cuántica nos dice que es posible, aunque la probabilidad es en general pequeña, para una partícula pasar a través de una montaña sin alcanzar la cima. Esto es lo que se conoce como efecto túnel, que Leo Esaki demostró experimentalmente en semiconductores, y por lo que recibió el Nobel. Yo trabajé a partir del año 1982 en un caso particular de este efecto, también demostrado por vez primera por Esaki, y que se conoce como efecto túnel resonante. Este efecto es aún más sorprendente si cabe, pues demuestra que bajo ciertas condiciones esa bola a que me refería antes, con toda seguridad (es. decir, con probabilidad unas capas sirvan como valles y otros como montañas. Es decir, los electrones, las partículas en este caso, están confinadas en algunas de estas capas que actúan como montañas de potencial eléctrico. Sin embargo, cuando las condiciones son apropiadas, por ejemplo, si el espesor de estas capas tiene ciertos valores especiales o si se aplica el voltaje adecuado a esas capas semiconductoras, entonces los electrones pueden atravesar estas montañas con una probabilidad muy grande. Es lo que llamamos túnel resonante, y que se usa en dispositivos electrónicos. Una vez más, controlando esas condiciones (en general, el voltaje) se puede conseguir que la información pase o no pase, en definitiva tener una compuerta para la información, como en el caso electro- óptico. Para construir una operación lógica para hacer computación se necesita un determinado número de transistores que son las compuertas convencionales. Utilizando este efecto túnel se puede reducir el número de transistores necesarios, ganando en densidad a los circuitos convencionales. Ya hay laboratorios en EE. UU. que con estos dispositivos han desarrollado circuitos tan rápidos o más que los actuales y usando menos de la mitad de transistores. Creatividad científica Méndez, que en su laboratorio de Nueva York trata, además, de desvelar el límite de sensitividad en los dispositivos de semiconductores, tiene una visión muy positiva de la ciencia española. En su opinión se ha crecido mucho en investigación básica, pero aún hay que hacer un esfuerzo mayor en ciencia aplicada. En cuanto a la creatividad de nuestros científicos, cree que podrían ser más Innovadores. Hasta ahora lo que hemos hecho en España es ver el horizonte científico y sumarnos a él. Creo que hemos logrado un nivel suficientemente alto como para que nuestros investigadores abran direcciones que nadie ha seguido todavía Volver a España es una posibilidad tentadora que no descarta si se dieran las condiciones adecuadas. Pero el énfasis no debe ponerse tanto en el retorno de personas como yo; es más urgente que los más jóvenes que trabajan en el extranjero puedan volver y contribuir de una forma directa y más rápida al desarrollo de la ciencia española Compuertas de luz ¿Qué implicaciones tuvo para la Física teórica su descubrimiento del efecto Stark? -No fue una gran sorpresa para los físicos teóricos. De hecho nosotros presentamos una patente prediciendo este efecto antes de demostrarlo experimentalmente. Sin embargo, la nuestra fue una demostración muy interesante, seguida por muchos trabajos experimentales por numerosos grupos de investigación, porque dio paso a aplicaciones electro- ópticas no sólo desde el punto de vista de la emisión sino también de la absorción de luz. Uno puede lograr que un material sea transparente u opaco dependiendo del campo eléctrico que le aplica. Esto tiene mucha relevancia en aplicaciones como los moduladores ópticos porque uno puede construir una especie de compuerta para la in- Ei ordenador cuántico es, de momento, un concepto teórico imposible. Nuestra intuición y la física a que estamos acostumbrados nos dicen que una bola que se mueve en un valle entre dos montañas, no puede salir de ese valle a no ser que tenga suficiente energía para llegar hasta la cima y luego igual a uno) pasará a través de la montaña sin necesidad de llegar a su cima. El efecto túnel resonante se observa incluso a temperatura ambiente construyendo materiales semiconductores con capas alternantes diferentes, de modo que 49