4. Aplicaciones de la física cuántica

La física cuántica está confirmada experimentalmente y, hasta el momento, es secundada. Si no fuera por esto, no pasaría de ser un pasatiempo mental o filosófico más o menos interesante.

Pero debes saber que la naturaleza se comporta realmente como predice la física cuántica, y buena prueba de esto es que existen fenómenos frecuentes que utilizan la física cuántica como base de su funcionamiento. En este apartado se te proponen algunas cositas basadas en ella para su conocimiento: la célula fotoeléctrica o la nanoelectrónica. En los siguientes te presentaremos el láser y el microscopio de efecto túnel.

 

 

LA CÉLULA FOTOELÉCTRICA

¿Cuántas veces has pasado por una puerta que se abre o cierra automáticamente? Funcionan porque contienen una célula fotoeléctrica que, como ya imaginas, es un dispositivo basado en el efecto fotoeléctrico. Cuando una radiación alcanza la célula, provoca la emisión de electrones que da lugar a una corriente eléctrica. Esta corriente se utiliza para poner en funcionamiento un circuito más potente que permite realizar efectos mecánicos como, por ejemplo, la apertura de puertas automáticas, el disparo de alarmas etc..

Este mismo efecto se utiliza en la fabricación de células fotovoltaicas, su funcionamiento podemos describirlo en varias etapas:

1. Los fotones de luz solar inciden sobre la célula, formada por un semiconductor como el silicio, y son absorbidos por los electrones que se encuentran en la superficie de ésta.
2. La absorción de energía adicional permite a los electrones liberarse de sus átomos. Los electrones se empiezan a mover y el espacio que dejan libre lo ocupa otro electrón de una parte más profunda del semiconductor.
3. El resultado es una acumulación de electrones (negativos) en una parte del semiconductor y una acumulación de huecos (positivos) en la otra parte, lo que origina un voltaje entre ambos lados. Al unir ambos lados con un cable eléctrico se permite que los electrones fluyan de un lado al otro de la lámina, generando una corriente eléctrica.

El siguiente esquema representa este proceso.

Imagen adaptada en Wikimedia Commons de Gil Knier bajo licencia de dominio público

LA NANOELECTRÓNICA

Imagen en Wikimedia Commons de Hniarsh bajo licencia Creative Commons

En la actualidad se está trabajando en componentes electrónicos extremadamente pequeños, cercanos al nivel atómico. ¿Cómo se pueden manipular estos componentes?, esta es la base de la nanoelectrónica (el término nanotecnología se usa normalmente para definir la tecnología de menos de 100 nm de tamaño). Como puedes imaginar, la reducción del tamaño de componentes electrónico hace que, progresivamente, comiencen a aparecer efectos cuánticos interesantes. La idea es sustituir el silicio por materiales como moléculas orgánicas electroactivas o nanohilos/nanotubos (estructuras que permiten el paso de corriente sin apenas resistencia).

Las posibilidades son enormes, aunqueaún están bajo desarrollo y no estarán disponibles en el mercado en un futuro próximo.