Clase 13: Efecto tunel

Aplicación.

  Una de la aplicaciones del efecto túnel es el microscopio de efecto túnel, el cual es un instrumento para tomar imágenes de superficies a nivel atómico. Su desarrollo en 1981 hizo ganar a sus inventores, Gerd Binnig y Heinrich Rohrer, el Premio Nobel de Física en 1986.

El funcionamiento de este, se da cuando una punta conductora es colocada muy cerca de la superficie a ser examinada, una corriente de polarización (diferencia de voltaje) aplicada entre las dos puede permitir a los electrones pasar al otro lado mediante el efecto túnel a través del vacío entre ellas. La resultante corriente de tunelización es una función de la posición de la punta, el voltaje aplicado y la densidad local de estados de la muestra. La información es adquirida monitorizando la corriente conforme la posición de la punta escanea a través de la superficie, y es usualmente desplegada en forma de imagen. La microscopía de efecto túnel puede ser una técnica desafiante, ya que requiere superficies extremadamente limpias y estables, puntas afiladas, excelente control de vibraciones, y electrónica sofisticada.

FIG 1: Microscopio de efecto túnel

FIG 2: Nanotubo de Carbono (Imagen tomada desde un microcopio de efecto túnel)

Conociendo la función de onda es posible calcular la densidad de probabilidad para que el electrón se encuentre en una localización en particular. En el caso de efecto túnel, las funciones de onda de la punta y la muestra se traslapan tal que cuando están bajo una tensión de voltaje, existe alguna probabilidad finita de encontrar al electrón en la región de barrera e incluso del otro lado de la barrera. Se asume que la tensión de voltaje es V y la anchura de la barrera es W. La probabilidad mencionada, de que un electrón en z=0 pueda ser encontrado en z=W es proporcional al cuadrado de la función de onda.