Blog – Prof. Gheorghe Manolea

Peronalități din știință și tehnică

John Bardeen- inventatorul tranzistorului

Azi, la emisiunea „Personalități din știință și tehnică”, o să vă povestesc   despre John Bardeen,   inventatorul tranzistorului.

Dacă s-ar face un sondaj privind cele mai importante invenţii din ultimii 75  de ani, cu siguranţă  tranzistorul ar fi pe primele locuri.Mulţi dintre noi au învăţat la facultate despre tuburile electronice dar şi despre tranzistoare. Astăzi tuburile electronice nici măcar nu mai sunt aminitie în cărţile de şcoală. Poate doar în treacăt, pentru a scoate în evidenţă superioritatea tranzistorului. Multă vreme aparatele de radio portabile,  numite  aveau dimeniunea unei cărămizi sau a unei jumătăţi de cărămiză. Conţineau 10-15 tranzistoare ca elemente fizice distincte. Azi aparatele de comunicaţie, radiourile, telefoanele mobile conţin sute de tranzistoare dar care nu se mai văd. Ele sunt integrate într-un singur element  numit adesea chip.Drumul  miniaturizării componentelor electronice, a dispozitivelor semiconductoare, a  fost deschis de o echipă de cercetători condusă de John Bardeen

Dar oare cine a deschis poarta  drumului către Era Electronicii miniaturizate? Poarta a fost deschisă de o echipă din care a făcut parte şi John Bardeen.
John  Bardeen  s-a  născut la data de 23 mai 1908   în  oraşul  Madison,  statul Wisconsis  din Statele Unite ale Americii . Tatăl său, Charles Bardeen  a fost profesor de anatomie la Universitatea din Wisconsis. A  urmat şcoala primară  şi şcoala medie centrală din Madison până în anul 1923 după care s-a înscris la Universitatea din Wisconsis. A absolvit facultatea de electrotehnică în anul 1928  dar, pe lângă disciplinele specifice, a studiat matematica şi fizica. A făcut apoi, în 1930, o specializare postuniversitară în domeniul geofizicii aplicate şi  în domeniul radiaţiei antenelor, specializare care i-a permis să lucreze la compania „Gulf Research”   specializată în cercetări geofizice. În această perioadă a inventat o metodă de  identificare a zăcămintelor de petrol pe baza tensiunilor gravitaţionale şi magnetice terestre.

               Deşi avea diploma inginer şi o specializare post universitară, se simţea atras  de fizică şi matematică, aşa  că în 1933  este admis la Universitatea din Princeton unde se specializează în domeniul aplicării teoriei cuantice în fizica corpului solid şi îşi susţine teza de doctorat în 1936.Se mută apoi la Universitatea din Minnesota unde şi-a continuat cercetările privind comportarea electronilor în metale.

               Al Doilea Război  Mondial îl obligă să-şi întrerupă cercetările în fizica corpului solid  deoarece va lucra  într-un laborator  militar  din Washington unde a studiat aplicarea câmpurilor magnetice pentru detectarea torpilelor şi minelor.

               După terminarea războiului este angajat  la  Laboratoarele Bell  unde, împreună cu William Shockley  şi Walter Brattain       au început să studieze  înlocuirea tuburilor electronice cu  dispozitive semiconductoare pe bază de siliciu şi germaniu. Echipa era condusă de William Shockley care se ocupa de tranzistorul unipolar, iar  Jhon Bardeen  şi Walter Brattain s-au ocupat de tranzistorul bipolar. Pe data 16 decembrie 1947,  cei trei  au realizat primul tranzistor , numit tranzistor cu punct de contact. Au mai trecut şase luni  de teste şi încercări, de întocmire a documentelor pentru brevetare. Prezentarea oficială  s-a făcut într-o conferinţă de presă în iunie 1948.

          Având în vedere obiectivele educative ale acestei emisiuni este important, stimați ascultători, să vă spun că la această conferință de presă, inventatorii au făcut o demonstrație practică. Cu acestă demonstrație, inventatorii au vrut să-i convingă pe ziariștii participanți că dispozitivul funcționează. Se foloseau atunci aparate de radio cu tuburi  electronice așa că au preluat semnalul radio și l-au amplificat cu noul dispozitiv, numit trazistor. Din punctul lor de vedere, dar și după opinia mea de inginer, demonstrația trebuia să fie convingătoare. Participanții la conferință, în bună parte nespecialiști, nu au reacționat. Nici comunitatea ştiinţifică, adică specialiștii, nu a reacţioant , aşa cum s-a întâmplat şi în cazul altor invenţii pionier   pentru care nu se întrevedea o aplicaţie concretă. Au mai trecut încă patru ani până când  tranzitorul a fost folosit într-o aplicaţie cu impact social. El a fost folosit pentru prima dată pentru realizarea unui aparat auditiv. Avea toate atributele: era de dimensiuni mici , avea un consum redus, asigura un factor de amplificare mare.

Tranzistorul este  un exemplu de invenţie pionier care a revoluţionat industria electrotehnică, în general,  industria electronică în particular, industria comunicaţiilor şi a calculatoarelor.

John Bardeen, împreună cu William Shockley  şi Walter Brattain      au primit Premiul Nobel  pentru fizică în anul 1956.

John  Bardeen  simţea că mai are multe  de făcut pentru lumea ştiinţifică, aşa  că  în anul 1951 pleacă de la compania telefonică Bell  şi s-a angajat la Universitatea Illinois ca profesor de fizică şi electrotehnică  şi a reînceput cercetările  asupra supraconductibilităţii , cercetări pe care le începuse în perioada elaborării tezei de doctorat. Sâmburele acestor  cercetări  a apărut dintr-o enigmă a fizicii pusă în evidenţă în 1911. S-a constatat, atunci, că la temperature foarte joase  mercurul nu mai opune nici-o rezistenţă la trecerea curentului electric. John  Bardeen  a atras în echipa sa doi  tineri doctoranzi: Leon Neil Cooper şi John Robert Schrieffer . Au lucrat împreună mai bine şapte ani, iar rezultatele  se lăsau aşteptate. Aproape că renunţaseră când , în 1958 , au reuşit  să  demonstreze existenţa extrafluidităţii, adică a absenţei vâscozităţii şi tensiunilor superficiale la heliu-3 lichid.

În 1972,   celor trei , Bardeen, Cooper şi Schrieffer li s-a decernat  Premiul Nobel pentru fizică pentru „ crearea comună a teoriei supraconductibilităţii”. În felul acesta John Bardeen este primul savant care a primit două Premii Nobel în acelaşi domeniu.

       Au urmat alţi ani de cercetări, iar teoria supraconductibilităţii a permis realizarea electromagneţilor  folosiţi la sinteza nucleară, la construirea acceleratoarelor  cu particule de energie înaltă, la realizarea trenurilor cu levitaţie magnetică.

           Aplicaţiile practice în domeniul supraconductibilităţii  sunt dificile datorită temperaturilor foarte joase, dar iată că în 1986  s-a descoperit un material ceramic care devine supraconductor la 35 Kelvin, apoi la scurt timp, alte substanţe, cu aplicabilitate în medicină, care devin supraconductoare la 100 K. Deşi perspectiva unui material supraconductor la temperatura camerei pare un vis, el este realizabil.

John Bardeen  s-a stins din viaţă la 30 ianuarie 1991 în urma unui atac de cord. Avea aproape 83   de ani.

Așadar, stimați ascultători, azi, la emisiunea „Personalități din știință și tehnică”, v-am  spus povestea unei invenții, tranzistorul care în 1948, era o invenție pionier, adică o noutate absolută, iar acum …aproape am uitat de el.

Este o poveste pe care viața o repetă cu toate invențiile.

Este o poveste pe care viața o repetă cu fiecare om, cu fiecare dintre noi, mai devreme sau mai târziu.

La finalul acestui episod va sugerez să faceți un exercițiu de … descoperire a unui tranzistor.

Într-o zi de lucru, după ora 9:00 până la ora 17:00,  mergeți la un magazin de componente electronice sau la un atelier pentru reparații radio și televizoare.

În Craiova sunt câteva.

Cereți un tranzistor. Uitați-vă la el. Studiați-l!

Puteți să încercați și altă … experiență!

Mergeți la Târgul de vechituri! O să descoperiți o lume fascinantă, indiferent de vârsta pe care o aveți.

Mențiune.

Emisiunea „Personalități din știință și tehnică” este difuzată la Radio Sud, pe frecvența 97,4 MHz FM și  on line  radiosud.ro (ASCULTĂ LIVE), de luni până vineri, la ora 21:00.