L’ange du foyer / Le Triomhe du Surrealism – Max Ernst

ELETRÔNICA E

MECÂNICA

QUÂNTICA

FÍSICA PARA ENGENHARIA ELÉTRICA

“Near the end of this decade, when they begin enumerating the names of the people who had the greatest impact on the 20th century, the name of John Bardeen, who died last week, has to be near, or perhaps even arguably at, the top of the list... Mr. [sic] Bardeen shared two Nobel Prizes and won numerous other honors. But what greater honor can there be when each of us can look all around us and everywhere see the reminders of a man whose genius has made our lives longer, healthier and better.” – Editorial do Chicago Tribune em 03/02/1991.

José Fernando FragalliDepartamento de Física – Udesc/Joinville

Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

1. Introdução

3. A Era da Eletrônica

2. O Nascimento da Eletrônica

5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica

4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido

a. A Válvula Diodob. A Válvula Triodo

a. O transistor

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA

Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

a) A Eletrônica estuda o comportamento macroscópico dos elétrons nos dispositivos.

1. INTRODUÇÃO

Eletrônica e o comportamento macroscópico dos elétrons

Podemos focar o estudo da eletrônica em vários aspectos, dos quais destacaremos três.

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Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

Descrição pictórica do movimento de elétrons em

um fio metálico

Orbital s

Orbital p

Orbital d

b) A Eletrônica estuda o comportamento microscópico dos elétrons nos dispositivos.

1. INTRODUÇÃO

Eletrônica e o comportamento microscópico dos elétrons

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c) A Eletrônica estuda dispositivos de retificação, amplificação e chaveamento de sinais elétricos.

Diodos Transistores bipolares Transistor MOSFET

1. INTRODUÇÃO

Eletrônica e os vários dispositivos

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a) Retificação de Meia-Onda.

1. INTRODUÇÃO

Circuitos de retificação

Os circuitos de retificação podem ser de vários tipos, como mostrados a seguir.

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Circuito retificador de meia onda e respectiva transformação do sinal elétrico

b) Retificação de Onda Completa.

1. INTRODUÇÃO

Mais circuitos de retificação

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Circuito retificador de onda completa e respectiva

transformação do sinal elétrico

1. INTRODUÇÃO

Circuitos de amplificaçãoUma forma de fazer o transistor trabalhar como elemento

de amplificação é com a base comum, como mostrado abaixo.

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Transistor BC547 conectado a um sinal de entrada com base comum à saída

1. INTRODUÇÃO

Mais circuitos de amplificação

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Outra forma de fazer o transistor trabalhar como elemento de amplificação é com a base comum, como mostrado abaixo.

Transistor conectado a um sinal de entrada com base comum à saída

Abaixo mostramos um tipo de circuito simples que chaveia o sinal elétrico.

1. INTRODUÇÃO

O circuito de chaveamento

Os transistores também podem ser usados em circuitos que chaveiam o sinal elétrico.

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Um típico circuito

chaveador usando

transistor e sua reta de

carga

Fotografia de um circuito integrado construído no Brasil, nos laboratórios da

Escola Politécnica da USP em 1988

a) Microeletrônica: CIRCUITOS INTEGRADOS.

1. INTRODUÇÃO

A microeletrônica

A Eletrônica está tão presente em nossas vidas que seria desnecessário destacar a sua importância.

Ainda assim, ousamos apontar algumas de suas principais aplicações.

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b) Optoeletrônica: LASER DE DIODO.

1. INTRODUÇÃO

Mais aplicações da Mecânica Quântica na Eletrônica

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Constituição de um laser de diodo

Laser de Diodo

c) Novos materiais: NANOTECNOLOGIA.

1. INTRODUÇÃO

Aplicações da Mecânica Quântica em Novos Materiais

Estruturas alotrópicas do carbono

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Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

1. Introdução

3. A Era da Eletrônica

2. O Nascimento da Eletrônica

5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica

4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido

a. A Válvula Diodob. A Válvula Triodo

a. O transistor

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A invenção da válvula diodo se deve a John Ambrose Fleming (1847-1945).

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

O “pai” da EletrônicaPodemos dizer que a Eletrônica “nasceu” em 1905 com a

invenção da válvula diodo.

Fleming foi aluno de James Clerk Maxwell quando este dava aulas de matemática e eletricidade na Cambridge University em 1877.

Fleming foi consultor científico de Marconi na área de radiotelegrafia.John Fleming

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Thomas EdisonDispositivo usado por Edison em 1883 para descobrir a Emissão termoiônica

Durante este período, desenvolveu experimentos com o Efeito Edison (emissão termoiônica), que é o efeito básico usado no desenvolvimento da válvula.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

O que fez Fleming?De 1888 a 1891 trabalhou na Edson Electric Light

Company, empresa de Thomas Alva Edison (1847-1931).

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Esquema de uma válvula simples

Em 1905 Fleming patenteou a válvula diodo.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

A patente da válvula diodo

A válvula diodo desenvolvida por Fleming foi usada em rádios receptores e radares por muitas décadas, até que ela fosse sobrepujada pelos diodos e transistores de estado sólido, na década de 1950.

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Primeiras válvulas diodo construídas por Fleming

Válvula diodo usada em um rádio receptor

1. Introdução

3. A Era da Eletrônica

2. O Nascimento da Eletrônica

5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica

4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido

a. A Válvula Diodob. A Válvula Triodo

a. O transistor

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A válvula diodo é composta de um filamento e uma placa metálica dentro de um bulbo de vidro.

Muito do ar presente no bulbo é bombeado para fora para obter um vácuo parcial.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Esquema de construção da válvula diodo

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Constituintes básicos de uma válvula diodo

Exemplo de uma válvula

comercial

a) Retificador: essencialmente converte um sinal AC em um sinal DC, como esquematizado abaixo.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Aplicações da válvula diodo

A válvula diodo é usada em diversas aplicações, às quais destacamos sua ação como retificador e como detector.

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Exemplo de válvulas

comerciais Válvula atuando como retificador de sinal elétrico

b) Detector: neste caso, a válvula obtém o sinal a partir de uma onda portadora modulada, como esquematizado abaixo.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Mais aplicações da válvula diodo

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Válvula atuando como detector de sinal elétrico transportado por uma

onda modulada

Na figura abaixo mostramos um típico circuito de operação onde vemos uma fonte (B), uma válvula e um resistor de carga (RL).

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Princípio de operação da válvula diodo

Este circuito faz com que uma corrente elétrica e uma diferença de potencial sejam selecionados para a operação junto ao resistor de carga.

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Princípio básico de operação de uma válvula diodo

I: corrente elétrica que circula pela válvula

Curva característica da válvula diodo.

A válvula diodo pode ser modelada unicamente com conceitos da eletrostática.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Modelo físico de funcionamento da válvula diodo

Modelar significa obter uma expressão para a curva característica da válvula I(V) a partir de primeiros princípios, isto é, a partir das leis básicas da eletricidade.

VII

V: tensão de polarização da válvulaModelo para uma

válvula diodo

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A: área de seção transversal dos eletrodos da válvula

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Curva característica ideal da válvula diodoAplicamos a Equação de Poisson e o Princípio da

Conservação da Energia para obter a curva característica I(V).

2/32/1

20 2

94 V

me

dAVI

e

d: distância entre o cátodo e o ânodo

2/32

61032,2 VdAVI

0 = 8,8510-12 C2/Nm2

e = 1,60210-19 C

me = 9,10910-31 C

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Modelo para uma válvula diodo

Válvula Ideal

Válvulas reais 5U4 e 1V2

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Modelo teórico funcionamento prático da válvula diodoAbaixo mostramos a curva característica teórica (à

esquerda) e curvas características de duas válvulas comerciais.

5,1VI

0,245 VI U

1,121 VI V

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1. Introdução

3. A Era da Eletrônica

2. O Nascimento da Eletrônica

5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica

4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido

a. A Válvula Diodob. A Válvula Triodo

a. O transistor

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Em 1906 Lee De Forest (1873-1961) obteve a patente de um dispositivo de dois eletrodos usado como detector de ondas eletromagnéticas.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

O “pai” da válvula triodo

Este dispositivo era uma variante da válvula diodo inventada por Fleming em 1904.

Lee De Forest

Em 1907 De Forest obteve a patente de um dispositivo de três eletrodos, muito mais sensível na detecção de ondas eletromagnéticas.

Este dispositivo também foi chamado de “válvula de De Forest” e desde 1919 é conhecido por válvula triodo.

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A válvula triodo é obtida a partir da válvula diodo, com a introdução de uma grade colocada entre o cátodo e o ânodo, como pode ser visto na figura abaixo.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Esquema de construção da válvula triodo

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Constituintes básicos de uma válvula triodo

A grade introduzida entre o cátodo e o ânodo controla o fluxo de elétrons entre estes dois eletrodos.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Funcionamento da válvula diodo

A corrente elétrica que flui pelo circuito varia de acordo com o valor da tensão aplicada entre a grade e o ânodo.

Existe um valor de tensão elétrica acima da qual cessa o fluxo de elétrons através do circuito.

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Funcionamento da válvula triodo

Abaixo mostramos as curvas características de uma válvula triodo para vários valores de tensão de grade aplicados.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Curvas características da válvula triodo

Na mesma figura é apresentada (em linha tracejada) a Lei de Child, que é a curva teórica para a válvula diodo.

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Curvas características da válvula triodo 6SN7 para várias tensões

aplicadas à placa

Abaixo apresentamos algumas desvantagens no uso de válvulas em circuitos elétricos.

a) o seu tamanho: a miniaturização dos dispositivos fica comprometida.

b) a sua fragilidade: o seu invólucro é feito de vidro.

c) o aquecimento em operação: como ela trabalha em alta tensão, a dissipação de energia na forma de calor é grande.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Desvantagens do uso das válvulas

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Exemplo de válvulas triodos comerciais

d) a sua vida é curta, se comparada ao do transistor.

e) a sua fabricação é mais dispendiosa do que a do transistor, devido à baixa escala de fabricação.

f) dificuldades técnicas: as válvulas apresentam alto ruído e instabilidade em algumas faixas de frequência, principalmente na região de micro-ondas.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Mais desvantagens do uso das válvulas

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Esquema interno de uma válvula triodo

b) o transistor trabalha em uma faixa limitada de potência, enquanto que a válvula trabalha em potências desde W até milhares de W.

c) válvulas apresentam uma vantagem técnica adicional que é o desempenho melhor em altas frequências, se comparada com a de um transistor.

a) válvulas são usadas em situações onde sejam necessárias maiores quantidades de potência.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Vantagens do uso das válvulasAbaixo apresentamos algumas vantagens no uso de

válvulas em circuitos elétricos.

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Guglielmo Marconi John Logie Baird

a) Projeto e desenvolvimento dos grandes sistemas de comunicação do Século XX, como o rádio (Guglielmo Marconi, em 1901) e TV (John Logie Baird, em 1926).

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

“Agradecimentos” às válvulasMesmo com as limitações comparadas com a ação dos

atuais transistores, as válvulas foram responsáveis por um enorme avanço tecnológico, alguns deles apontados abaixo.

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Exemplo de rádio

Exemplo de TV

O ENIAC, mostrado em operação ao lado, é composto por 17.468 válvulas e ocupava um galpão imenso. Processava

apenas 5.000 adições, 357 multiplicações e 38 divisões por segundo, bem menos até do que uma calculadora de bolso atual,

das mais simples

b) Projeto e desenvolvimento do primeiro computador eletrônico (valvulado), o ENIAC – ELECTRONIC NUMERICAL INTEGRATOR AND CALCULATOR, em 1946.

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

Mais “agradecimentos” às válvulas

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1. Introdução

3. A Era da Eletrônica

2. O Nascimento da Eletrônica

5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica

4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido

a. A Válvula Diodob. A Válvula Triodo

a. O transistor

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Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

Antes da 2a Guerra Mundial a pesquisa em eletrônica se concentrava no estudo de contatos retificadores para circuitos de rádio-comunicação.

Esquema do Coesor de Branly

3. A ERA DA ELETRÔNICA

Aspectos históricos

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Até então este tipo de contato era feito por um dispositivo conhecido como coesor de Branly.

O coesor de Branly funciona quando uma onda eletromagnética ativa o estado condutor de limalhas metálicas.Fotografia do

Coesor de Branly

John Bardeen Walter Brattain

Apesar de funcionar, o coesor de Branly apresentava instabilidade, tal que procurou-se por um artefato tecnológico que pudesse funcionar como radar.

O avanço tecnológico entre a 1a e a 2a Guerra Mundial procurou por dispositivos estáveis de estado sólido.

3. A ERA DA ELETRÔNICA

Mais história

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Isto culminou com a descoberta do efeito transistor em 1947 por John Bardeen (1908-1991) e Walter Houser Brattain (1902-1987).

Primeiro transistor construído por

Bardeen e Brattain

3. A ERA DA ELETRÔNICA

O primeiro transistor

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Esta descoberta foi o início de uma nova era, tanto na pesquisa em semicondutores como no desenvolvimento tecnológico.

O primeiro transistor construído por Bardeen e Brattain foi feito apenas com um bloco de germânio (Ge) ligado por contatos metálicos a fontes de tensão.

Esquema constitutivo do

primeiro transistor

3. A ERA DA ELETRÔNICA

A contribuição essencial de Shockley

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Em 1948 o transistor bipolar tomou a sua atual configuração a partir da contribuição de William Bradford Schockley (1910-1989).

Ao invés do bloco de Ge, Schockley usou o semicondutor dopado com impurezas doadoras (tipo n) e aceitadoras (tipo p), além dos contatos metálicos e fontes de tensão.

William Schockley

Esquema constitutivo do

primeiro transistor

1. Introdução

3. A Era da Eletrônica

2. O Nascimento da Eletrônica

5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica

4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido

a. A Válvula Diodob. A Válvula Triodo

a. O transistor

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Pela descoberta e aperfeiçoamento do transistor, Bardeen, Brattain e Shockley ganharam o Prêmio Nobel de Física de 1956.

John Bardeen Walter Brattain

William Schockley

3. A ERA DA ELETRÔNICA

Os inventores do transistor

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Como vimos, O transistor foi inventado em duas etapas, por três cientistas: John Bardeen, Walter Brattain e William Schockley.

Bardeen e Brattain continuaram seu trabalho na pesquisa básica da Física do Estado Sólido na University of Illinois (Urbana), IL – USA.

Shockley voltou-se para a indústria, criando a empresa Shockley Semiconductor Company , que posteriormente deu origem à Intel.

3. A ERA DA ELETRÔNICA

O destino dos inventores do transistor

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O transistor foi inicialmente conhecido como “triodo semicondutor”, em analogia à válvula triodo que apresentava a mesma característica de amplificação.

Transistor é uma junção das palavras (em inglês) transfer e resistor, e significa a transferência de corrente elétrica de um circuito a outro.

3. A ERA DA ELETRÔNICA

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O efeito transistor

Como vemos, o transistor apresenta três terminais: o coletor (C), a base (B) e o emissor (E).

Apesar do grande impacto posterior, a repercussão não foi grandiosa pois não se discutia à época a substituição das válvulas pelos transistores.

3. A ERA DA ELETRÔNICA

Primeiras consequências da invenção do transistor

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À título de curiosidade, a descoberta do transistor ocorreu em Dezembro de 1947, e não em Junho de 1948 como frequentemente divulgado.

A divulgação das pesquisas foi retardada durante estes sete meses por problemas relativos à patente.

O dispositivo construído por Bardeen e Brattain apresentava problemas com a estabilidade e reprodutibilidade dos contatos elétricos.

Em 1949 Shockley (Bell Labs) aperfeiçoou o transistor de contato de ponto utilizando materiais semicondutores que apresentavam dopagem (impurezas).

3. A ERA DA ELETRÔNICA

Primeiras consequências da invenção do transistor

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Como vemos na figura ao lado, no primeiro transistor os contatos elétricos eram feitos com clipes e lâminas de navalha.

A grosso modo, o transistor funciona como uma “torneira eletrônica”.

3. A ERA DA ELETRÔNICA

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O efeito transistor

No caso do transistor, ele regula a quantidade de corrente elétrica que passa por um circuito.

O transistor pode ser usado tanto como um interruptor digital (chave) como um dispositivo analógico para controlar progressivamente a corrente elétrica em um dispositivo.

a) Uma corrente elétrica de controle é aplicada entre o emissor e a base.

3. A ERA DA ELETRÔNICA

O funcionamento do transistor: o papel de Vbe

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Veremos agora, passo a passo, como funciona o transistor.

b) Os elétrons são injetados na base através da junção com o emissor (devido a Vbe).

c) Elétrons fluem através da junção com o coletor para o circuito externo (devido a Vce).

3. A ERA DA ELETRÔNICA

O papel da tensão entre o coletor e a base

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d) Quando a voltagem na base varia, a corrente elétrica no circuito externo varia proporcionalmente.

1. Introdução

3. A Era da Eletrônica

2. O Nascimento da Eletrônica

5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica

4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido

a. A Válvula Diodob. A Válvula Triodo

a. O transistor

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Antes do transistor, a eletrônica estava centrada na válvula, que é um dispositivo à vácuo.

Após a invenção do transistor houve uma ênfase no desenvolvimento de dispositivos de Estado Sólido.

Com isso, houve uma mudança no paradigma do desenvolvimento científico e tecnológico.

Aspectos históricos

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

Antes do transistor 2a Guerra Mundial, Bomba Atômica, Tecnologia Nuclear.

A Guerra Fria

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

Grande parte do financiamento à pesquisa foi destinado à compreensão da Física Nuclear....

A prevalência da pesquisa em Física Nuclear

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

E à construção de reatores nucleares...

Usinas nucleares

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

Pensem nas crianças mudas telepáticas Pensem nas meninas cegas inexatas, Pensem nas mulheres rotas alteradas,

Pensem nas feridas como rosas cálidas, Mas não se esqueçam da rosa da rosa, Da rosa de Hiroxima a rosa hereditária, A rosa radioativa estúpida e inválida,

A rosa com cirrose a anti-rosa atômica, Sem cor nem perfume sem rosa sem nada.

Rosa de Hiroxima Vinícius de Morais

E ..... ao desenvolvimento da bomba atômica Guerra Fria.

Os problemas da energia nuclear

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

Após o transistor revolução da Eletrônica e da tecnologia em Novos Materiais.

a) Materiais metálicos: ligas metálicas leves.

A mudança de paradigma

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

Após o transistor revolução da Eletrônica e da tecnologia em Novos Materiais.

b) Materiais cerâmicos: cerâmica de alto desempenho.

A mudança de paradigma

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

ALUMINA

Após o transistor revolução da Eletrônica e da tecnologia em Novos Materiais.

c) Materiais poliméricos: plásticos.

A mudança de paradigma

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

Após o transistor revolução da Eletrônica e da tecnologia em Novos Materiais.

d) Materiais compósitos.

A mudança de paradigma

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

O que estes materiais têm em comum?

1) Todos foram obtidos a partir de um melhor conhecimento da estrutura dos ÁTOMOS que os constituem.

2) Hegemonia da Física Atômica como base para a Física do Estado Sólido.

3) Necessidade de uma ferramenta teórica para melhor compreender o ÁTOMO MECÂNICA QUÂNTICA.

A prevalência da Física Atômica

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

1) Década de 1940 (1946) Invenção do TRANSISTOR.

O desenvolvimento tecnológico nos anos 1940

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

Jack Kilby Robert Noyce

Fotografia do primeiro circuito

integrado (CI) fabricado pelas

Texas Instrument

Fotografia de um CI moderno.

2) Década de 1950 (1958, Jack Kilby e Robert Noyce, Texas Instrument) Miniaturização (Circuitos Integrados).

O desenvolvimento tecnológico nos anos 1950

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

Theodore Maiman

Componentes do primeiro laser de

rubi.

3) Década de 1960 Invenção do LASER (LASER de RUBI, por Theodore Maiman em 1960).

O desenvolvimento tecnológico nos anos 1960

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

Robert Hall

Comparação entre o tamanho de um laser de diodo e

uma moeda de US$ 0,05.

Laser de diodo de alta potência.

4) Década de 1960 Desenvolvimento do LASER DE DIODO (Robert Hall, 1962).

O desenvolvimento tecnológico nos anos 1960

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Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

Uma pirâmide nada faraônica - Em crescimento por epitaxia por feixes moleculares (MBE – Molecular Beam Epitaxy), átomos de germânio auto-organizaram espontaneamente sobre uma base de silício para formar essa nanopirâmide.

5) Década de 1970 Desenvolvimento de novas tecnologias de obtenção de materiais eletrônicos.

O desenvolvimento tecnológico nos anos 1970

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

6) Década de 1980 Desenvolvimento da fibra óptica e a conseqüente nova área das telecomunicações.

O desenvolvimento tecnológico nos anos 1980

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

Engenharia na escala atômica - Em 1990, 35 átomos de xenônio foram arranjados sobre uma superfície de níquel para compor o logotipo da IBM. Com manipulação nessa escala, moléculas podem ser fabricadas, ou modificadas, átomo por átomo.

7) Década de 1990 Controle sobre os átomos (Engenharia Atômica).

O desenvolvimento tecnológico nos anos 1990

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

Nanotubo de carbono - Folhas de arranjos hexagonais de átomos de carbono se enrolam para formar tubos longos, mas com diâmetro tipicamente entre 1 e 2 nanômetros. As extremidades, não mostradas na figura, são compostas de átomos em arranjo pentagonal. Essa surpreendente "macromolécula" é uma das vedetes da Nanociência & Nanotecnologia.

8) Década de 2000 Hegemonia da Nanociência e da Nanotecnologia.

O desenvolvimento tecnológico nos anos 2000

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

9) Década de 2010 Quais serão os próximos passos?

?Novas fontes de energia, engenharia genética,

novíssimos materiais.....

O desenvolvimento tecnológico nos anos 2010

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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

1. Introdução

3. A Era da Eletrônica

2. O Nascimento da Eletrônica

5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica

4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido

a. A Válvula Diodob. A Válvula Triodo

a. O transistor

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Modelo atômico de Thomson (pudim

de passas).

Modelo atômico de Rutherford (modelo

planetário).

ÁTOMOS!!!!!!!!

O que é um ÁTOMO????

Os átomos

5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA

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Modelo atômico de Bohr.

Modelo quântico (orbitais atômicos)

Orbital s. Orbital p.

ÁTOMOS!!!!!!!!O que é um ÁTOMO????

Os modelos atômicos

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5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA

1) GÁS quase nenhuma interação entre os átomos.

Vapor d’água.

Átomos em estado gasoso

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5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA

2) LÍQUIDO pouca interação entre os átomos.

Água líquida.

Átomos em estado líquido

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5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA

3) SÓLIDO grande interação entre os átomos.

Água sólida (gelo).

Átomos em estado sólido

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5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA

Como compreender os átomos para poder controlar as suas propriedades?

MECÂNICA QUÂNTICA nele!

Mecânica Quântica: qual o seu papel nisso tudo

O papel da Mecânica Quântica no estudo da Física Atômic

tiH

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5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA

The angel of hearth and home – Max Ernst