Cuando los electrones se encuentran restringuidos a moverse en una región muy pequeña del espacio se dice que están confinados. Y cuando esta región es tan pequeña que es comparable a la longitud de onda asociada al electrón - llamada longitud de De Broglie-, comienza a observarse el así llamado comportamiento cuántico.

En estos sistemas, la física no se explica con los conceptos clásicos asociados a nuestra intuición sino que deben utilizarse los provistos por la mecánica cuántica. Las longitudes típicas involucradas son del orden de las décimas de micrón (0,0001mm) y llegan hasta los nanómetros (una millonésima de milímetro o 0,000001mm). Este comportamiento no es exclusivo de los electrones sino que sucede también, como veremos luego, con la luz y el sonido. Un ejemplo conocido de confinamiento cuántico son los electrones de los átomos, especialmente los que están más cerca del núcleo. Estos están atrapados por la fuerza electromagnética que es atractiva cuando las cargas son de distinto signo –el electrón tiene carga eléctrica negativa y el núcleo positiva–.

Hasta hace unos veinte años la ciencia de materiales consistía básicamente en utilizar los elementos que la naturaleza provee (hierro, silicio, etc.) para desarrollar nuevos compuestos a partir de alguna mezcla inteligente. Desde entonces los científicos han aprendido a hacer dispositivos utilizando estructuras artificiales en las que los átomos se depositan capa por capa y luego se estructuran lateralmente siguiendo arquitecturas prediseñadas y a manipular moléculas individualmente. Esto permite fabricar, con libertad e imaginación, sistemas con propiedades novedosas muy diferentes a las de sus componentes (ver el artículo de Guimpel y Pastoriza en este número). Gracias a estos avances tecnológicos es posible fabricar sistemas nanométricos artificiales en donde se pueden observar los efectos del confinamiento cuántico en dos dimensiones espaciales (2D como los pozos cuánticos), en una (1D como alabres y tubos) o en cero dimensión (0D) como el caso de un punto. En lo que sigue describiremos ejemplos de confinamiento de electrones en nanoestructuras y luego discutiremos cómo esto se puede extender para confinar, también, a la luz y a las vibraciones (sonido) en los sólidos.

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