El primer transistor y la superconductividad; el «gigante» Bardeen.

El 30 de enero de 1991, fallecía el físico estadounidense John Bardeen (Madison, Estados Unidos 23 de mayo de 1908 – Boston, 30 de enero de 1991) Premio Nobel de Física en 1956 y 1972.

Bardeen se convirtió así en el primer físico, y hasta el momento el único, en conseguir dos veces este Premio Nobel.

Cuatro personas han recibido dos veces el Premio Nobel. Marie Curie recibió el Nobel de Física en 1903 en reconocimiento por los extraordinarios servicios rendidos en sus investigaciones conjuntas sobre los fenómenos de radiación descubiertos por Henri Becquerel, y el de Química en 1911 por el aislamiento del radioy el polonio. Linus Pauling obtuvo el Nobel de Química en 1954 por su investigación en la naturaleza de los enlaces químicos y el de la Paz en 1962 por su activismo en contra de las pruebas nucleares terrestres. John Bardeen recibió el Nobel de Física en 1956 por la invención del transistor, y nuevamente el mismo en 1972 por la teoría de la superconductividad. Frederick Sanger obtuvo el de Química en 1958 por determinar la estructura de la insulina y también en 1980 por la invención de un método para determinar la secuencia base del ADN.

Bardeen asistió a la Escuela Secundaria de la Universidad de Madison y se graduó de Madison Central High School en 1923.

Posteriormente realizaría un curso de ingeniería eléctrica en la Universidad de Wisconsin ,donde ampliaría sus conocimientos en matemáticas y física y se graduaría con un B.S. en Ingeniería Eléctrica en 1928. Compaginó sus estudios trabajando en el departamento de ingeniería de la Western Electric Company en Chicago.

Continuará en la Universidad de Wisconsin como asistente de investigación de posgrado en ingeniería eléctrica hasta 1930, centrando su interés en los aspectos matemáticos de la geofísica aplicada y en la radiación de las antenas.

Desde 1930 a 1933 trabajaría en los Laboratorios de Investigación del Golfo en Pittsburgh, Pennsylvania desarrollando métodos para la interpretación de los estudios magnéticos y gravitacionales en la búsqueda de petróleo.

Dejaría su trabajo en 1933, para realizar un postgrado en física matemática en la Universidad de Princeton. Antes de completar su tesis (en la teoría de la función de trabajo de los metales) se le ofreció un puesto como ayudante de investigación en la Universidad de Harvard. Permanecería en esta Universidad tres años trabajando en problemas de la cohesión y la conducción eléctrica en los metales. En 1936 Obtendría su Título de Doctor (Ph. D) por la Universidad de Princenton.

Desde 1938 hasta 1941, Bardeen fue profesor asistente de física en la Universidad de Minnesota.

Con el inicio de la Segunda Guerra mundial, sería destinado al Laboratorio de Artillería Naval en Washington, DC desde 1941 a 1945. Sus trabajos de investigación se dedicaron al estudio de los campos de influencia de los buques para su aplicación a artillería y el rastreo de minas bajo el agua.

En 1943 sería invitado a participar en el Proyecto Manhattan pero Bardeen rechazaría la invitación.

Al finalizar la guerra, 1945 empezaría a trabajar en los Laboratorios Bell de Nueva Jersey.

Allí conocería a William Shockley y Walter Houser Brattain que estaban trabajando en el campo de los semiconductores. Brattain era un viejo amigo de Bardeen y Shockley el jefe de sección. Estaban intentando, sin éxito, diseñar un nuevo tipo de amplificador de señales que sustituyese a las válvulas termoiónicas (tubos de vacío), existentes en aquel momento.

Bardeen, que en Princeton, se había familiarizado con la mécanica cuántica, observando el comportamiento de un semiconductor, comprobó que una corriente eléctrica experimentaba una perturbación en la interfaz entre dos regiones cristalinas microscópicas. Un semiconductor es un material aislante que, cuando se le añaden ciertas sustancias o en un determinado contexto, se vuelve conductor. Esto quiere decir, el semiconductor puede actuar como un aislante o como conductor.

La conductividad semiconductora puede ser controlada, por ejemplo, por la introducción de un campo eléctrico o magnético, o por la exposición a la luz o el calor.

Los materiales semiconductores pueden manipularse por la adición de impurezas, conocidas como dopaje . El dopaje de un semiconductor como el silicio con una pequeña cantidad de átomos de impurezas, tales como el fósforo o boro, aumenta en gran medida el número de electrones o agujeros libres dentro del semiconductor

Bardeen quería saber como podría cambiaría la densidad de corriente (la concentración de electrones) en esta región.

Cuando un semiconductor dopado contiene huecos en exceso que se llama «tipo p» y cuando contiene un exceso de electrones libres se conoce como de «tipo n», donde

Bardeen trabajó con un cristal de germanio (Los dispositivos anteriores realizados por Shockley y Brattain habían sido realizados con óxido de cobre) con contactos metálicos que incluían una aguja en conexión con el cristal El sistema contenía una pequeña sección tipo p emparedada entre dos terminales tipo n. Realmente, se trataba de un triodo clásico equivalente a una rejilla entre el filamento y la placa. Mediante la introducción de impurezas era capaz de controlar la carga positiva en el centro del tipo p controlando el flujo de electrones en la capa intermedia y de este modo consiguiendo variar la corriente del sistema semiconductor. El triodo semiconductor se había convertido en el tan ansiado amplificador.

La combinación de todos esos experimentos culminó, el 16 de diciembre de 1947, en el primer amplificador de punto de contacto.

Por fin, Bardeen logró construir junto con Brattain el dispositivo con germanio el 4 de julio de 1951, culminando así el desarrollo del transistor.

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término “transistor” es la contracción en inglés de transfer resistor («resistencia de transferencia»). Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario: radios, televisores, reproductores de audio y video, relojes de cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares, entre otros.

Varios historiadores de la tecnología consideran al transistor como “el mayor invento del siglo XX”. Es el dispositivo electrónico básico que dio lugar a los circuitos integrados y demás elementos de la alta escala de integración.

John Bardeen, Walter H. Brattain, y William Shockley fueron galardonados con el Premio Nobel de Física de 1956 “por sus investigaciones sobre los semiconductores y por el descubrimiento del efecto transistor”.

Tras el premio Nobel, Bardeen se sintió molesto con la actitud y el liderazgo excesivo y personalista de Shockley y decidió abandonar los laboratorios Bell.

En 1951 Bardeen ingresaría en la Universidad de Illinois. En 1957, Bardeen junto a Leon N. Cooper y John Robert Schrieffer, propusieron la primera explicación satisfactoria de la superconductividad, desde su descubrimiento en 1908, la teoría estándar de la superconductividad, o Teoría BCS (acrónimo de los apellidos de los científicos que la desarrollaron: John Bardeen, Leon Cooper y Robert Schrieffer.

John Bardeen, Leon Neil Cooper y John Robert Schrieffer fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1972 » por su teoría desarrollada en forma conjunta de la superconductividad , generalmente conocida como teoría BCS».

Bardeen murió el 30 de enero de 1991 en Boston de un ataque al corazón.