El electrón puede fraccionar su carga… Inventos y descubrimientos de los Bell Labs

En esta última entrega sobre los inventos y descubrimientos de los Bell Labs a lo largo del siglo XX nos detenemos en la realidad nanoscópica: recordamos que el electrón puede fraccionar sus cargas, nos fijamos en el nanocesped y concluimos esta serie con algunas teorías de los Laboratorios aplicadas a la ciencia y a la ingeniería.

El huraño electrón se asocia: fluido cuántico de cargas fraccionadas

Después de un siglo en el que se pensaba que el electrón mantenía su carga y su integridad en cualquier circunstancia, los investigadores de los Bell Labs descubren que se asocia con otros electrones y que pierde su integridad e indivisibilidad. Se les otorga el Nóbel en 1998 pues sus trabajos suponen ‘un gran paso adelante en nuestro conocimiento de la Física cuántica y en el desarrollo de nuevos conceptos teóricos de importancia en muchas ramas dela Física moderna’

Horst Stormer, Robert Laughlin y Daniel Tsui (en la foto de arriba) descubren en 1987 un nuevo estado de la materia, el fluido cuántico de cargas fraccionadas (Fractional Quantum Hall Effect). producido cuando los electrones forman entre sí cuasi-partículas con cargas que se comportan como si fueran fracciones de carga del electrón. Trabajan con una lámina de material semiconductor muy puro, creado mediante epitaxia por haces moleculares al que aplican campos magnéticos para producir ese líquido de electrones incompresible.

Este descubrimiento ha dado lugar a debates e investigación de gran  interés en el campo de la Física del estado sólido.

La importancia de lo minúsculo: nano-césped y baterías de tamaño atómico

Los Bell Labs inventan el nano-césped (nanograss), estructura de escala atómica que sirve para controlar el comportamiento de gotas minúsculas de líquido mediante la aplicación de cargas eléctricas a una superficie de silicio tratada que semeja un campo de briznas de hierba.

A partir del invento del nano-césped, un equipo con investigadores de Bell Labs demuestra en 2004 la factibilidad de construir baterías de tecnología nanométrica, que pueden almacenar y generar corriente eléctrica. Estas baterías, gotas mínimas de electrolito que quedan en estado latente hasta que se estimula su movimiento, producen electricidad al fluir y abren el camino a su aplicación en la investigación y en la industria.

Teorías desarrolladas en Bell labs de aplicación a la ciencia y a la ingeniería

1925. Los Bell Labs crean la ingeniería de sistemas.

1927. Harold Black inventa el amplificador de realimentación negativa, que elimina la distorsión en llamadas telefónicas a larga distancia. Al reducir la distorsión en las señales de comunicación, este dispositivo se adelanta al desarrollo de las conferencias telefónicas, la radio y los amplificadores de alta fidelidad

1948. Claude Shannon presenta la Teoría de la información, que cuantifica la información y ofrece a los ingenieros e investigadores un método matemático para conocer el máximo de información que puede transmitir un sistema de comunicaciones.

1972. Bell Labs crean el lenguaje C, que combina instrucciones lógicas con capacidad para manipular bits individuales y caracteres sin usar lenguaje máquina. En 1983 crean el lenguaje C++

1984. Narendra Karmakar desarrolla su Algoritmo de programación lineal de Karmarkar, que permite a los ordenadores resolver problemas que incluyen miles de variables interactuantes.

2000. Bell Labs crea un algoritmo de compresión geométrica progresiva, la primera técnica que hace realidad la transmisión de datos tridimensionales detallados por Internet y que permite su uso en ordenadores personales.

2001. Los investigadores de los Bell Labs calculan la cantidad máxima de información que puede transmitirse por fibra óptica (aproximadamente 100 Terabits, o 20.000 millones de páginas escritas, por cada hilo de fibra).

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