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Hilo semiconductor y cinta Aluminio
Con
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Francis Villatoro explica una solución para superar las dificultades del manejo de superconductores de tipo P, proponiendo la creación de un sistema que imita su comportamiento utilizando una cinta de superconductor de tipo S y un hilo aislante o semiconductor.
…de tipo P. Los superconductores de tipo P son muy difíciles de manejar en laboratorio, etc. Entonces, unos años más tarde, en 2008, se descubrió que hay un truco. Hay un truco absolutamente fascinante; y es que yo puedo utilizar un superconductor de tipo S. Pero en lugar de convertir en un hilito el superconductor de tipo P Yo puedo poner como una pequeña cinta de superconductor de tipo S y poner encima un hilito de un material que sea aislante, un semiconductor que sea aislante y si este hilito es suficientemente delgado, estamos hablando de pocos nanómetros, la cinta del superconductor abajo puede ser también un poquito más gordita, pueden ser como 60 nanómetros, consigo que, según los modelos teóricos, ese sistema se comporte de manera análoga al superconductor topológico de tipo P. Esto hizo que en 2008 se diera un salto de gigante porque ahora ya sí se podía fabricar fácilmente el laboratorio. Y eso hizo que en 2010 una gran compañía como Microsoft decidiera apostar por esta tecnología para construir qubits. Entonces, la idea es construir un pequeño nanohilo de un material semiconductor, en este caso es arceniuro de indio, InAs, sobre, en este caso es por debajo; cogen el nanohilo de arceniuro de indio y encima le ponen una pequeña cinta, una cosa delgadita, de aluminio. El aluminio es un superconductor, la temperatura crítica es del orden de un grado Kelvin. Todo esto funciona a milikelvins, o sea que a milikelvins no hay ningún tipo de duda de que el aluminio es un superconductor. En teoría, en los extremos de un nanohilo de ese tipo, que es una estructura, digamos, una heterostructura; tienes el hilito muy delgado del semiconductor y encima la pequeña cinta, es un material muy delgadito muy plano, con una pequeña cinta de aluminio. En teoría, en sus extremos aparecerían estados de mayorana. Entonces, eso se instrumentó en laboratorio; se le puso contacto en los extremos; se vio que al poner un contacto en el extremo se destruían estos estados, no aparecían. Eso generó ciertas dudas, entonces se decidió, fue una opción que tomaron los investigadores de Microsoft, pero también otros investigadores en otros grupos más pequeños, en usar puntos cuánticos. Yo cojo un punto cuántico y el hilito no lo toco, no toco el…
Significado #1 · Palabras #2
Francis Villatoro explica las características de los superconductores tipo S y P, detallando cómo se forman los pares de Cooper y su comportamiento en cada tipo.
Habla: Francis VillatoroSignificado #18pares cooper en superconductores tipo sbosón de spin cero superconductor saluminio superconductor tipo spares cooper con spin arriba abajoestado de spin 1 superconductor p…viene de un gran físico que acabará recibiendo el premio Nobel que se llama Kitáez, que construyó un modelo de juguete, un modelo muy sencillito, de una cadena de fermiones y en esa cadena de fermiones asumió que eran estados de un superconductor de tipo P. Los superconductores, los electrones se aparean; se llaman pares de Cooper, y como los electrones tienen spin, pues digamos, entre comillas, el spin para arriba, el spin para abajo, en la pareja de un par de Cooper, uno puede tener spin para arriba y el otro spin para abajo. Entonces, el estado, el par de Cooper se comporta como un bosón de spin cero; eso se llama un superconductor de tipo S. Esos son los superconductores originales: el aluminio que es un superconductor de tipo S, el mercurio, muchos materiales son superconductores de tipo S, pero también existen superconductores de tipo P. Los superconductores de tipo P en los pares de Cooper hay pares de Cooper de tres tipos: parece Cooper con los dos spins hacia arriba, con los dos spins hacia abajo y con un spin arriba y otro abajo. Es decir, es un estado de spin 1 que tiene tres estados: 1, 0 y menos 1. Entonces, este tipo de superconductores de tipo P, bajo ciertas circunstancias, se comportan como materiales topológicos; es decir, como un superconductor topológico. Y entonces lo que nos planteó Kitáev en el año 2001 es un modelo de juguete, pero de juguete…
Francis Villatoro explica cómo la estructura de bandas se relaciona con los niveles electrónicos en los átomos y cómo estos forman bandas en materiales.
Habla: Francis VillatoroSignificado #12estados mayorana en superconductores topológicosestructura de bandas de materialespartículas masa cero física partículasestructura de bandas y niveles electrónicosniveles electrónicos átomo número avogadrobandas materiales y salto de bandanivel de energía relleno en material…que no tiene nada que ver con las partículas de tipo Majorana. Es decir, no tiene nada que ver ni con los Majoranas como candidato a explicar el neutrino, ni los Majoranas en supersimetría, ni nada por el estilo porque es un estado de masa efectiva cero. ¿Una partícula de masa cero? Eso es una cosa. Desde el punto de vista de la física de partículas no tiene sentido, pero en materiales sí ocurre. Para entender bien ese material, lo suyo es recurrir a la estructura de bandas. Lo que tenemos es un material, un superconductor topológico, en el que tenemos una estructura de bandas. Recordar que la estructura de bandas es los niveles electrónicos en los átomos; cuando tengo muchos átomos todos iguales, pues dos niveles son muy parecidos pero no pueden coincidir, pues se ponen muy cercanos. Entonces yo tengo como bandas, la que tengo, yo que sé, muchos niveles todos muy próximos, una zona en la que no hay nada, un salto de banda, y después tengo otra zona de niveles muy próximos. Muy próximo significa que tengo, yo que sé, el número de abogadro de niveles electrónicos asociado a cada uno de los niveles del átomo o de la molécula que constituye el material. Entonces, en la estructura de un material, para estudiar la conducción, yo tengo lo que es el nivel de energía relleno; a lo que está relleno todos los estados de estos niveles. Todos estos niveles en las bandas, todas las bandas están rellenas hasta un cierto tope de energía. Eso se llama el nivel de energía de Fermi. Entonces, eso ocurre al cero absoluto de temperaturas. Cuando tú tienes una temperatura finita, pues hay una probabilidad de que haya estados, son estados electrónicos, electrones, pero se comportan como cuasi…
Francis Villatoro explica cómo la diferencia entre las bandas de valencia y conducción determina si un material es aislante o semiconductor, en relación con la conducción eléctrica.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #16salto de banda aislantebanda de valencia y conducciónmaterial aislante temperaturasemiconductor distancia salto…por debajo se llama las bandas de valencia y la parte que está por arriba es la banda de conducción y cuando se producen esos saltos a temperaturas finitas tú puedes conducir eléctricamente en el material, eso es un poco la idea de la conducción entonces. Claro, cuando el salto de banda, el salto entre la banda de valencia y la banda de conducción es muy grande, tengo un aislante; un material aislante es un material en el que conforme sube la temperatura no hay suficiente energía para que los estados electrónicos en la banda de valencia puedan saltar a la banda de valencia y un semiconductor es cuando la distancia es pequeña y entonces hay una probabilidad y bajo ciertas circunstancias pues se producen esos saltos. Bien, la estructura típica de un superconductor, sobre todo en temas relacionados con óptica, es lo que se llama un salto de banda directo. Es decir, tengo como una parábola para la banda de Valencia y encima tengo una parábola invertida para la banda de…
Francis Villatoro explica cómo, en ciertos materiales, el nivel de Fermi se ubica entre las parábolas cóncavas y convexas que definen la estructura de bandas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #6nivel fermi entre parábolas cóncavasestructura de bandas en materialesparábola convexa por encima fermi…una parábola para la banda de Valencia y encima tengo una parábola invertida para la banda de conducción. La parábola de arriba es cóncava y la de abajo es convexa y tengo como dos montañitas, una montañita y un valle arriba y puedo pegar saltos en la zona. Más cercana, en ese ancho de banda ¿Qué pasa en ciertos materiales? En ciertos materiales el nivel de Fermi está justo en la mitad, el máximo de la parábola de abajo está por debajo del nivel de Fermi. El mínimo de la parábola por arriba está por encima del nivel de Fermi. En muchos materiales cuando baja la temperatura se cambia la estructura de bandas y una cosa que puede ocurrir con La estructura de bandas es que vaya acercándose, el band gap se va cerrando. Ese salto se va cerrando y cuando se va cerrando llega un momento en que colisionan las dos parábolas. En el nivel de Fermi tengo una parábola y tengo la parábola que tiene su máximo…
Francis Villatoro explica cómo ocurre una inversión del bandgap en muchos materiales, donde la parábola inferior supera el nivel de Fermi y la superior baja por debajo.
Habla: Francis VillatoroSignificado #4inversión bandgap materialesparábola inferior nivel fermiparábola superior bajo fermiestructura bandas cruce fermi…es un estado, tengo estado de energía cero, porque el salto desde la parábola de abajo a la parábola de arriba, como están en contacto, es cero, requiere energía cero. Ahí tengo estados de energía cero, esos estados se llaman modos cero. Pero lo que ocurre En muchos materiales es que esto continúa, que la transición de fase continúa y lo que pasa es que ocurre una inversión del bandgap; es decir, la parábola de abajo supera el nivel de Fermi y la parábola de arriba baja por debajo del nivel de Fermi con lo que tengo dos parábolas, la de arriba y la de abajo, que se cruzan en dos puntos que están al nivel de Fermi. Eso se llama una inversión de la estructura. entonces lo que observó Kitaev es que en ciertas circunstancias, en esta cadena unidimensional de átomos: Los puntos de cruce, fijaros que tenemos dos parábolas que se cruzan con dos puntitos ahí cruzándose. Si miráis los puntitos, la estructura de banda se…
Francis Villatoro explica una solución para superar las dificultades del manejo de superconductores de tipo P, proponiendo la creación de un sistema que imita su comportamiento utilizando una cinta de superconductor de tipo S y un hilo aislante o semiconductor.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #2superconductor tipo p y cinta snanómetros hilito aislante semiconductormodelo teórico superconductor topológicofabricación laboratorio 2008microsoft qubits tecnología superconductornanohilo arceniuro indio inasaluminio superconductor grado kelvinestados de mayorana nanohiloestados de mayorana y contactoshilo semiconductor y cinta aluminiodestrucción estados laboratorio…de tipo P. Los superconductores de tipo P son muy difíciles de manejar en laboratorio, etc. Entonces, unos años más tarde, en 2008, se descubrió que hay un truco. Hay un truco absolutamente fascinante; y es que yo puedo utilizar un superconductor de tipo S. Pero en lugar de convertir en un hilito el superconductor de tipo P Yo puedo poner como una pequeña cinta de superconductor de tipo S y poner encima un hilito de un material que sea aislante, un semiconductor que sea aislante y si este hilito es suficientemente delgado, estamos hablando de pocos nanómetros, la cinta del superconductor abajo puede ser también un poquito más gordita, pueden ser como 60 nanómetros, consigo que, según los modelos teóricos, ese sistema se comporte de manera análoga al superconductor topológico de tipo P. Esto hizo que en 2008 se diera un salto de gigante porque ahora ya sí se podía fabricar fácilmente el laboratorio. Y eso hizo que en 2010 una gran compañía como Microsoft decidiera apostar por esta tecnología para construir qubits. Entonces, la idea es construir un pequeño nanohilo de un material semiconductor, en este caso es arceniuro de indio, InAs, sobre, en este caso es por debajo; cogen el nanohilo de arceniuro de indio y encima le ponen una pequeña cinta, una cosa delgadita, de aluminio. El aluminio es un superconductor, la temperatura crítica es del orden de un grado Kelvin. Todo esto funciona a milikelvins, o sea que a milikelvins no hay ningún tipo de duda de que el aluminio es un superconductor. En teoría, en los extremos de un nanohilo de ese tipo, que es una estructura, digamos, una heterostructura; tienes el hilito muy delgado del semiconductor y encima la pequeña cinta, es un material muy delgadito muy plano, con una pequeña cinta de aluminio. En teoría, en sus extremos aparecerían estados de mayorana. Entonces, eso se instrumentó en laboratorio; se le puso contacto en los extremos; se vio que al poner un contacto en el extremo se destruían estos estados, no aparecían. Eso generó ciertas dudas, entonces se decidió, fue una opción que tomaron los investigadores de Microsoft, pero también otros investigadores en otros grupos más pequeños, en usar puntos cuánticos. Yo cojo un punto cuántico y el hilito no lo toco, no toco el…
Francis Villatoro explica cómo se pueden conectar estados de Majorana utilizando un material superconductor dispuesto en forma de letra 'H' entre dos nanohilos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #8estados de mayorana conectadosmaterial superconductor forma letra hnanohilos y estados de mayoranabraiding con material superconductorentrelazado estados de majoranananohilos superconductor letra hbraiding intercambio nanohilo arriba abajo…de Majorana en un nanohilo será observar un comportamiento topológico. Por desgracia eso no es nada trivial, es extremadamente difícil. El comportamiento topológico que esperamos encontrar es lo que se llama el braiding, lo que se llama el trenzado de. los estados Si yo tengo dos nanohilos, en los extremos de un nanohilo tengo dos estados de mayorana conectados, en el otro nanohilo tengo dos estados de mayorana conectados Si yo ahora en mitad de ese nanohilo pongo un material superconductor, el mismo material superconductor que forme, digamos, no dos cintas, sino una letra H Imaginaros una letra H en la que en mitad del nanohilo tengo material superconductor que conecta y los dos palitos del H En los extremos el nanohilo va en los palos largos del H Y tengo los estados de mayorana en los extremos del nanohilo Bien, pues para hacer el braiding lo ¿Qué yo tengo que hacer es un estado de uno de los extremos por situarnos? No vamos a poner el nanohilo en la H, la letra H puesta en horizontal y tengo en el nanohilo de arriba, izquierda, derecha y en el nanohilo de abajo, izquierda, derecha. Entonces el braiding consiste en intercambiar los derechas de arriba a abajo. Pero ¿cómo lo hago? Pues para hacer eso tengo que mover, eso se puede hacer con campos eléctricos y magnéticos. Estos nanohilos funcionan aplicando un campo magnético longitudinal a lo largo de la dirección del nanohilo y yo actúo sobre el nanohilo utilizando…
Héctor Socas y Francis Villatoro discuten sobre la posibilidad de obtener mejores muestras lunares para estudios relacionados con el aluminio y su impacto en las teorías sobre nubes moleculares.
Habla: Héctor SocasPalabras #17muestras lunares china chang e 6…en presentar esto como una técnica prometedora, a pesar de que ya yo creo que ya da resultados interesantes, y quizás sea también una llamada para a lo mejor obtener más muestras y poder que estén más específicamente pensadas. No sé si habría alguna forma de. Obtener muestras lunares que sean mejores para este tipo de estudios, pero bueno, ¿qué es una técnica prometedora? La Chang 'e 6 China ha traído muestras de la cara oculta; esas muestras también tienen que tener este aluminio. No hay ninguna razón por la cual deban tener menos aluminio que las de la cara visible. Efectivamente, sí, sí, totalmente cierto; no sé hasta qué profundidad penetraban pero creo que sí que eran metros, más de. Un metro creo que penetraba aquí hacían, ya digo, si yo no me he equivocado, porque la traducción a metros la hice yo. Ellos daban en columna de masa, pero creo que eran 40 centímetros y 2,5 metros, asumiendo la densidad típica del regolito a cada una de esas…