Perfiles de futuro (II)
El puesto de postdoc que he solicitado en Cambridge y para el que me van a entrevistar el próximo jueves lleva por título "Electron transport in semiconductor nanostructures". Es por ello que mientras preparaba la presentación que voy a hacer en el Cavendish sobre mi experimento de doctorado he pensado que me convendría cambiar el enfoque. Mi tesis versó, como ya sabrán muchos, sobre las propiedades del 3He superfluido en geometrías confinadas. Y así, a primera vista, eso no tiene nada que ver con el transporte electrónico en semiconductores.
Pero la Naturaleza es caprichosa y gusta de relacionar los tópicos más dispares. Al tiempo que escribía mi tesis, estuve trabajando en las propiedades de flujo del 3He líquido en estado normal (no superfluido). Si uno toma una capa fina (y cuando digo fina me refiero a un grosor comparable a, o menor que la longitud característica del sistema que no es otra que el camino libre medio inelástico) de, digamos, unos cientos de nanómetros de 3He líquido nos hallaremos ante un sistema mesoscópico. Es decir, un sistema en el que las dimensiones importantes son más grandes que el propio sistema. Y ahí es donde se puede establecer un nexo común entre el 3He líquido y el transporte de electrones en semiconductores.
Veamos, un poco de historia sobre mis experimentos. Para estudiar la superfluidez del 3He en capas finas usé, entre otras, la técnica del oscilador torsional. El oscilador torsional es un péndulo doble con una frecuencia de resonancia característica. Si ponemos una delgada capa de 3He dentro del oscilador y enfriamos, la frecuencia del oscilador cambiará cuando el 3He sufra la transición a superfluido debido al desacople del líquido cuántico con respecto al movimiento del oscilador. Durante las primeras etapas de mi experimento, se observó que dicho desacople ocurría a temperaturas tan altas como 60 mK, cuando la temperatura de transición a superfluido del 3He está por debajo de 1 mK. Era difícil explicar por qué se desacoplaba el fluido en su estado normal, cuando su viscosidad era finita. La explicación acabó siendo dada en términos de transporte balístico (número de Knudsen mucho mayor que 1) en fluidos mesoscópicos. Y ahí empezaron mis aventuras en el análisis de la superficie que ejecía de substrato del film de 3He. Un análisis de Fourier bidimensional que arrojó un valor de alrededor de 300 nm para la longitud de correlación. Enchufando ese valor en las ecuaciones quasiclásicas de transporte para el líquido uno obtenía que el tiempo de relajación del momento del líquido era demasiado alto para que éste permaneciera acoplado al oscilador. En otras palabras, para que el profano me entienda, la interacción líquido-substrato no era lo suficientemente frecuente como para que el líquido "supiera" lo que hacía el substrato y pudiera imitar su movimiento. En esas condiciones no se podía estudiar la superfluidez. Solución: añadir centros de scattering aleatorios al substrato. La superficie interior del oscilador fue "decorada" con partículas de plata con un diámetro medio de alrededor de 600 nm con la intención de hacer la interacción líquido-oscilador más frecuente.
Mano de santo, oye. El líquido no volvió a desacoplarse en estado normal, lo que sugirió dos cosas. Una, ahora era posible estudiar la transición superfluida, que era de lo que se trataba en un principio. Los resultados de dicho experimento acabaron siendo, por cierto, maravillosos. Y dos, la teoría del transporte de partículas en sistemas mesoscópicos era aplicable a nuestro sistema, con lo que podíamos hacer un estudio paralelo del líquido en estado normal y tener un experimento adicional con la misma muestra.
Pensando en lo que les gustaría oir a la gente del Cavendish, y dado que solamente tendré media hora para mostrar que soy una persona capacitada para trabajar en uno de los mejores laboratorios de física experimental del mundo, he decidido poner énfasis en las propiedades de flujo del 3He líquido en estado normal. Por otra parte, la mayor parte de mi trabajo doctoral se apoyó en los superfluidos y estoy un tanto cansado de ese tema. El estudio del transporte en medios balísticos proporciona una sensación de frescor y novedad a mis ideas. Me siento más cómodo pensando sobre algo nuevo. Dedicaré unos cinco o diez minutos a resumir nuestros hallazgos sobre superfluidez y me lanzaré de lleno al análisis del transporte durante el resto de la charla.
Y si no me dan el puesto empezaré a pensar en la manera más rápida de hacerme fontanero.
Pero la Naturaleza es caprichosa y gusta de relacionar los tópicos más dispares. Al tiempo que escribía mi tesis, estuve trabajando en las propiedades de flujo del 3He líquido en estado normal (no superfluido). Si uno toma una capa fina (y cuando digo fina me refiero a un grosor comparable a, o menor que la longitud característica del sistema que no es otra que el camino libre medio inelástico) de, digamos, unos cientos de nanómetros de 3He líquido nos hallaremos ante un sistema mesoscópico. Es decir, un sistema en el que las dimensiones importantes son más grandes que el propio sistema. Y ahí es donde se puede establecer un nexo común entre el 3He líquido y el transporte de electrones en semiconductores.
Veamos, un poco de historia sobre mis experimentos. Para estudiar la superfluidez del 3He en capas finas usé, entre otras, la técnica del oscilador torsional. El oscilador torsional es un péndulo doble con una frecuencia de resonancia característica. Si ponemos una delgada capa de 3He dentro del oscilador y enfriamos, la frecuencia del oscilador cambiará cuando el 3He sufra la transición a superfluido debido al desacople del líquido cuántico con respecto al movimiento del oscilador. Durante las primeras etapas de mi experimento, se observó que dicho desacople ocurría a temperaturas tan altas como 60 mK, cuando la temperatura de transición a superfluido del 3He está por debajo de 1 mK. Era difícil explicar por qué se desacoplaba el fluido en su estado normal, cuando su viscosidad era finita. La explicación acabó siendo dada en términos de transporte balístico (número de Knudsen mucho mayor que 1) en fluidos mesoscópicos. Y ahí empezaron mis aventuras en el análisis de la superficie que ejecía de substrato del film de 3He. Un análisis de Fourier bidimensional que arrojó un valor de alrededor de 300 nm para la longitud de correlación. Enchufando ese valor en las ecuaciones quasiclásicas de transporte para el líquido uno obtenía que el tiempo de relajación del momento del líquido era demasiado alto para que éste permaneciera acoplado al oscilador. En otras palabras, para que el profano me entienda, la interacción líquido-substrato no era lo suficientemente frecuente como para que el líquido "supiera" lo que hacía el substrato y pudiera imitar su movimiento. En esas condiciones no se podía estudiar la superfluidez. Solución: añadir centros de scattering aleatorios al substrato. La superficie interior del oscilador fue "decorada" con partículas de plata con un diámetro medio de alrededor de 600 nm con la intención de hacer la interacción líquido-oscilador más frecuente.
Mano de santo, oye. El líquido no volvió a desacoplarse en estado normal, lo que sugirió dos cosas. Una, ahora era posible estudiar la transición superfluida, que era de lo que se trataba en un principio. Los resultados de dicho experimento acabaron siendo, por cierto, maravillosos. Y dos, la teoría del transporte de partículas en sistemas mesoscópicos era aplicable a nuestro sistema, con lo que podíamos hacer un estudio paralelo del líquido en estado normal y tener un experimento adicional con la misma muestra.
Pensando en lo que les gustaría oir a la gente del Cavendish, y dado que solamente tendré media hora para mostrar que soy una persona capacitada para trabajar en uno de los mejores laboratorios de física experimental del mundo, he decidido poner énfasis en las propiedades de flujo del 3He líquido en estado normal. Por otra parte, la mayor parte de mi trabajo doctoral se apoyó en los superfluidos y estoy un tanto cansado de ese tema. El estudio del transporte en medios balísticos proporciona una sensación de frescor y novedad a mis ideas. Me siento más cómodo pensando sobre algo nuevo. Dedicaré unos cinco o diez minutos a resumir nuestros hallazgos sobre superfluidez y me lanzaré de lleno al análisis del transporte durante el resto de la charla.
Y si no me dan el puesto empezaré a pensar en la manera más rápida de hacerme fontanero.
Comentario:
Test.