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Francis VillatoroHéctor SocasJosé EdelsteinGastón Giribetestructura de bandas y niveles electrónicosniveles electrónicos átomo número avogadrobandas materiales y salto de bandanivel de energía relleno en materialnivel energía fermi cero absolutoelectrones saltan nivel fermibandas valencia y banda conducciónconducción eléctrica temperaturas finitascuasi partículas estados electrónicossalto de banda aislantebanda de valencia y conducciónmaterial aislante temperaturasemiconductor distancia saltosalto de banda directo superconductorparábola cóncava banda valenciaparábola convexa banda conducciónestructura típica superconductor ópticanivel fermi entre parábolas cóncavasestructura de bandas en materialesparábola convexa por encima fermiband gap se cierra temperaturaparábolas colisionan nivel fermiestructura bandas baja temperaturacolisión parábolas cóncavas convexasnivel fermi y energía ceroestados de energía cero francis villatoromodos cero en el fermiinversión bandgap materialesparábola inferior nivel fermiparábola superior bajo fermiestructura bandas cruce fermikitaev y cadena unidimensional de átomosestados de energía cero conocuasipartículas sin masa kitaevmasa efectiva curvatura parábolaFrancis Villatoronivel de FermiKitaevnivel de energía de Ferminúmero de Avogadro
Parábola convexa banda conducción
Con
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Francis Villatoro explica cómo la estructura típica de un superconductor se relaciona con la óptica, describiendo la existencia de un salto de banda directo que involucra parábolas cóncavas y convexas.
…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 partículas, que salten por encima del nivel de Fermi de la parte que está por debajo a la parte que está por encima. La parte que está 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 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 y la parábola que Tiene su mínimo coinciden exactamente en el nivel de Fermi. Ahí lo que tengo 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 parece mucho a un cono, a cruzar dos líneas rectas. O sea, que tengo estados de energía cero que se comportan como cuasipartículas sin masa. La masa efectiva de las cuasipartículas es la curvatura de esta parábola. Pero Claro, cuando yo cruzo estas dos parábolas, lo que tengo son como dos cruces, un cruz y otro cruz al nivel del estado de Fermi y esos cruces aproximadamente son líneas rectas. Entonces tengo estados de masa cero y de energía cero porque están en el nivel de…
Significado #1 · Palabras #1
Francis Villatoro explica cómo la estructura típica de un superconductor se relaciona con la óptica, describiendo la existencia de un salto de banda directo que involucra parábolas cóncavas y convexas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1estructura de bandas y niveles electrónicosniveles electrónicos átomo número avogadrobandas materiales y salto de bandanivel de energía relleno en materialnivel energía fermi cero absolutoelectrones saltan nivel fermibandas valencia y banda conducciónconducción eléctrica temperaturas finitascuasi partículas estados electrónicossalto de banda aislantebanda de valencia y conducciónmaterial aislante temperaturasemiconductor distancia saltosalto de banda directo superconductorparábola cóncava banda valenciaparábola convexa banda conducciónestructura típica superconductor ópticanivel fermi entre parábolas cóncavasestructura de bandas en materialesparábola convexa por encima fermiband gap se cierra temperaturaparábolas colisionan nivel fermiestructura bandas baja temperaturacolisión parábolas cóncavas convexasnivel fermi y energía ceroestados de energía cero francis villatoromodos cero en el fermiinversión bandgap materialesparábola inferior nivel fermiparábola superior bajo fermiestructura bandas cruce fermikitaev y cadena unidimensional de átomosestados de energía cero conocuasipartículas sin masa kitaevmasa efectiva curvatura parábola…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 partículas, que salten por encima del nivel de Fermi de la parte que está por debajo a la parte que está por encima. La parte que está 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 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 y la parábola que Tiene su mínimo coinciden exactamente en el nivel de Fermi. Ahí lo que tengo 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 parece mucho a un cono, a cruzar dos líneas rectas. O sea, que tengo estados de energía cero que se comportan como cuasipartículas sin masa. La masa efectiva de las cuasipartículas es la curvatura de esta parábola. Pero Claro, cuando yo cruzo estas dos parábolas, lo que tengo son como dos cruces, un cruz y otro cruz al nivel del estado de Fermi y esos cruces aproximadamente son líneas rectas. Entonces tengo estados de masa cero y de energía cero porque están en el nivel de…