Alejandra L\u00f3pez Su\u00e1rez, experta en la interacci\u00f3n de radiaci\u00f3n con materia y sus aplicaciones, resalt\u00f3 que comprender la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica es esencial para trabajar con semiconductores, ya que estos materiales dependen de principios cu\u00e1nticos para su funcionamiento y me interesa modificar las propiedades de los semiconductores para hacerlos m\u00e1s eficientes.<\/p>\n
Los semiconductores, materiales que tienen una conductividad el\u00e9ctrica intermedia entre los conductores y los aislantes, son la base de la tecnolog\u00eda moderna, desde los paneles solares hasta las computadoras.<\/p>\n
En entrevista, la cient\u00edfica mencion\u00f3 que un dopaje qu\u00edmico es un proceso mediante el cual se introducen impurezas controladas para modificar las propiedades el\u00e9ctricas de un semiconductor. Los niveles de energ\u00eda y la movilidad de los electrones en un semiconductor est\u00e1n gobernados por principios cu\u00e1nticos. Entendiendo eso, puedo modificar el material para que absorba m\u00e1s luz y la convierta en energ\u00eda de manera m\u00e1s eficiente.<\/p>\n
Otra forma de dopar los semiconductores para modificar sus propiedades f\u00edsicas es la implantaci\u00f3n i\u00f3nica. Esta t\u00e9cnica se caracteriza por alterar la estructura del material al impactarlo con iones positivos. La gran ventaja de esta t\u00e9cnica es que se tiene gran control de la zona del semiconductor que se dopar\u00e1, debido a que la energ\u00eda de los part\u00edculas ionizantes se relaciona de manera directa con la profundidad a la cual se depositan los iones implantados.<\/p>\n
A\u00f1adi\u00f3 que otra particularidad de la radiaci\u00f3n ionizante, que incluye rayos X, rayos gamma, iones positivos, part\u00edculas beta y neutrones, es que poseen suficiente energ\u00eda para arrancar electrones de los \u00e1tomos del semiconductor o producir defectos en la estructura cristalina al interactuar con los n\u00facleos de los \u00e1tomos que forman el material.<\/p>\n
Aqu\u00ed, la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica es clave porque determina c\u00f3mo los electrones, los n\u00facleos o los \u00e1tomos del material responden a la radiaci\u00f3n ionizante. En la actualidad, L\u00f3pez Su\u00e1rez analiza muestras de tri\u00f3xido de tungsteno, un material electrocr\u00f3mico, que cambian de color al pasar una corriente a trav\u00e9s de ellos. Estos materiales se utilizan en ventanas o vidrios inteligentes, y funcionan de manera similar a las m\u00e1scaras que aparecen en las series policiales, donde al activarlas se puede ver a trav\u00e9s de ellas y al desactivarlas se vuelven opacas.<\/p>\n
Queremos ver si mediante la radiaci\u00f3n ionizante podemos modificar la estructura del material para optimizar su funcionamiento. Aqu\u00ed tambi\u00e9n est\u00e1 presente la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, pues en este tipo de materiales se producen ciertas reacciones que modifican sus bandas de energ\u00eda al interactuar con la luz visible.<\/p>\n
Para la cient\u00edfica, modificar semiconductores con radiaci\u00f3n ionizante y con conocimientos de mec\u00e1nica cu\u00e1ntica es similar a la reposter\u00eda. Si tenemos un pastel de vainilla, pero en realidad queremos uno de chocolate, en lugar de preparar otro pastel, le implantamos pedacitos de cacao al pastel de vainilla y lo sometemos a un tratamiento t\u00e9rmico, u horneado, hasta que se transforme en un panqu\u00e9 de chocolate.<\/p>\n
L\u00f3pez Su\u00e1rez considera que en un futuro el gran reto es utilizar estos conocimientos para desarrollar semiconductores m\u00e1s eficientes, peque\u00f1os y sustentables. Pero tambi\u00e9n destaca la importancia de acercar la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica a m\u00e1s personas y fortalecer el v\u00ednculo entre la investigaci\u00f3n b\u00e1sica y la industria.<\/p>\n
Entender la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica nos permite dise\u00f1ar materiales con mejores propiedades, y eso tiene un impacto directo en la tecnolog\u00eda que usamos todos los d\u00edas.<\/p>\n
En su cub\u00edculo del Instituto de F\u00edsica de la UNAM, Alejandra L\u00f3pez tiene un peque\u00f1o gato de trapo, el cual tom\u00f3 con cuidado de su escritorio y lo coloc\u00f3 dentro de una caja. Ahora mismo, este gato puede estar vivo y muerto al mismo tiempo, expres\u00f3 con una sonrisa, cerrando la tapa.<\/p>\n
La paradoja del gato de Schr\u00f6dinger, ideada por el f\u00edsico austriaco Erwin Schr\u00f6dinger en 1935, es uno de los experimentos mentales m\u00e1s famosos de la f\u00edsica cu\u00e1ntica. Ilustra el fen\u00f3meno de superposici\u00f3n cu\u00e1ntica, una propiedad que desaf\u00eda la intuici\u00f3n cl\u00e1sica: en el mundo cu\u00e1ntico, una part\u00edcula puede existir en m\u00faltiples estados a la vez hasta que es observada.<\/p>\n
En el A\u00f1o Internacional de la Ciencia y la Tecnolog\u00eda Cu\u00e1ntica, este principio sigue desafiando nuestra comprensi\u00f3n del universo y allanando el camino para avances como la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica y la criptograf\u00eda ultrasegura. Tambi\u00e9n es fundamental en el desarrollo de tecnolog\u00edas m\u00e1s eficientes, como los semiconductores, un campo en el que L\u00f3pez Su\u00e1rez se ha especializado.<\/p>\n
A lo largo de su experiencia profesional, la investigadora ha trabajado en diferentes \u00e1reas de la f\u00edsica. Durante su doctorado estudi\u00f3 c\u00f3mo se absorbe el hidr\u00f3geno en metales para crear hidruros met\u00e1licos, que ser\u00e1n la base de las pilas de combustible a partir de hidr\u00f3geno; y c\u00f3mo la radiaci\u00f3n ionizante puede modificar estos materiales para hacerlos m\u00e1s eficientes.<\/p>\n
Fuente.<\/p>\n