1.1: La partícula cuántica

Esta clase se ocupa de la propagación de electrones en conductores.

Aquí en la Parte 1, comenzaremos introduciendo las herramientas de la mecánica cuántica que necesitaremos para describir los electrones. Presentaremos descripciones probabilísticas de las propiedades físicas clave: posición, impulso, tiempo y energía. En la siguiente parte consideraremos los electrones en el modelo más simple posible de un conductor —una caja— es decir, ignoraremos los átomos y asumiremos que el material es perfectamente homogéneo. Este modelo de electrones en conductores se conoce como “la partícula en una caja”. Es sorprendentemente útil, y posteriormente en la clase la emplearemos para describir el comportamiento de los transistores modernos.

Figura\(\PageIndex{1}\): La “partícula en una caja” toma una estructura compleja como una molécula y la aproxima por una caja homogénea. Todos los detalles, como los átomos, son ignorados.

Pero primero necesitaremos una manera de describir los electrones. A menudo es conveniente imaginar electrones como pequeños proyectiles empujados por un campo eléctrico. Y en muchos casos, este modelo clásico arroja una descripción bastante precisa de los dispositivos electrónicos. Pero no siempre. Especialmente en los dispositivos a nanoescala, los electrones se describen mejor como ondas.

Figura\(\PageIndex{2}\): Dos representaciones de electrones en un sólido. En (a) los electrones se representan como pequeñas esferas duras, propulsadas por el campo eléctrico, y que rebotan en los átomos. En (b) dibujamos una representación aproximada de la molécula 1,3-butadieno posicionada entre contactos. Ahora los electrones están representados por nubes de probabilidad.