La obsesión con un elemento químico 'inútil' ayudó a construir el mundo digital
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La obsesión con un elemento químico 'inútil' ayudó a construir el mundo digital

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La obsesión con un elemento químico 'inútil' ayudó a construir el mundo digital

El germanio, que en un inicio parecía 'completamente inútil', 'fascinó y desafió' a Gordon Teal, que durante muchos años trabajó con él para la elaboración de transistores de unión.

Bloomberg /Robert Kolker
29/08/2019
Gordon Teal (derecha), trabajando en un transistor de unión en 1950.
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En sus últimos años, cuando recordaba su carrera como pionero de la tecnología de transistores, Gordon Teal se daría cuenta de que todo sucedió debido al germanio.

Encontró el elemento por primera vez como candidato a doctorado en química en la Universidad de Brown en la década de 1920, y le gustó su aspecto antes de tener alguna idea de lo que podía hacer. "Para mí, este elemento plateado brillante era, y sigue siendo, un material exótico y hermoso", recordó décadas más tarde en una historia para el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos .

Ese germanio carecía de una aplicación práctica en ese momento, solo lo hacía más atractivo. "Es completamente inútil", dijo, "me fascinó y me desafió".

Bell Telephone Laboratories reclutó a Teal en 1930, antes de que terminara su tesis. En Bell, buscó formas de usar lo que llamó un "apego personal continuo" al germanio en su trabajo, aunque no fuera por otra razón que "buscar alguna forma de capitalizar este conocimiento e interés adquirido años antes". Su deseo no era simplemente sentimental.

Aunque Bell era menos laboratorio de química que taller mecánico, su enfoque principal era construir mejores teléfonos, Teal y sus colegas sabían que se avecinaba una revolución en la que la capacidad de jugar con elementos aparentemente inútiles importaría tanto como la ingeniería.

En un año fue asignado a la división de televisión de Bell, donde sus habilidades químicas ayudaron a preparar sustancias sensibles a la luz y vidrio para tubos de rayos catódicos.

Cuando escuchó que el principal rival de Bell, RCA, estaba usando germanio para hacer que sus televisores fueran sensibles a la luz fuera del espectro visible, solicitó hacer un seguimiento de eso. Sus jefes lo rechazaron.

Pasarían años, y más que unos pocos desvíos, antes de que Teal encontrara la manera de volver a intentar con el germanio. Cuando llegó la Segunda Guerra Mundial, trabajó en recubrimientos para barriles de armas y boquillas de cohetes.

Eso era aburrido, pero otra tarea, el semiconductor, era tentadora. Con su capacidad para manipular la dirección, la resistencia y la amplificación de las corrientes eléctricas, los semiconductores eventualmente formarían la base de toda la tecnología de transistores. Para hacer uno, necesita un material que no sea un buen conductor de electricidad ni un buen aislante.

En 1942, otro competidor de Bell, AT&T, había comenzado a usar silicio, el elemento hermano del germanio, para hacer un semiconductor llamado rectificador para sistemas de radar. Teal creía que podía hacerlo mejor con germanio. Creó algunos rectificadores de germanio y habría seguido yendo en esa dirección si no hubiera sido afectado por la neumonía. Cuando regresó, Bell Labs lo puso a trabajar en un proyecto de radar diferente que involucra señales de microondas.

Finalmente, en 1948, Teal escuchó que el germanio era un candidato para el material semiconductor en los últimos intentos de Bell de un transistor. Los transistores estaban destinados a ser una mejora en los relevadores a menudo defectuosos que luego se usaban para cambiar y amplificar las señales en las líneas telefónicas; debían ser puramente electrónicos, no electromecánicos.

Un físico teórico llamado William Shockley , uno de los tres científicos acreditados con la construcción del primer transistor, estaba controlando la investigación de Bell. Estaba viendo el silicio y el germanio como elementos que podrían funcionar como semiconductores. Teal quería entrar.

Teal escribió varios memorandos a la gerencia presumiendo de su profundo conocimiento y dominio del germanio. Era menos complicado que el silicio y más fácil de usar si lo hacía bien, y él hizo el caso, tal vez no tan diplomáticamente, de que Shockley lo estaba haciendo mal. Estaba usando muestras policristalinas, que Teal pensó que no eran eficientes. Quería fabricar un solo cristal liso, hermoso y uniforme de germanio para usar en transistores.

La gerencia dijo que no, muchas veces. Shockley argumentó que el germanio de su laboratorio funcionaba bien y que el de Teal no haría la diferencia. Teal comenzaba a parecer el bicho raro de la oficina, pero no se inmutó. Finalmente, en septiembre de 1948, estaba hablando con un colega en el autobús desde Manhattan a la sede de Bell en Summit, Nueva Jersey, cuando el colega dijo que necesitaba fabricar algo de germanio. Teal dijo que lo haría, y lo convertiría en un solo cristal por si acaso.

Cortesía de Nokia Bell Labs

Jack Morton, el vicepresidente de Bell a cargo del proyecto del transistor, le dio permiso a Teal para comprar más equipos y usar la tienda metalúrgica para perfeccionar su germanio, siempre que se mantuviera alejado de Shockley. Lo que siguió fue una operación de capa y espada que Teal más tarde llamó investigación de "contrabando".

Pasó la mayor parte de 1949 de esa manera: trasladó su equipo a un laboratorio todas las noches mientras el personal trabajaba, hasta las 2 a.m. o las 3 a.m., cuando tenía que desconectar todo y guardarlo antes de que los trabajadores regresaran. "Esto se convirtió en una forma de vida para mí", escribió más tarde en un artículo de revista.

La investigación de Teal surgió del subsuelo cuando de repente le pareció útil a Shockley. A mediados de 1949, el grupo de Shockley desarrolló el transistor de unión, que dependía de los cristales de germanio para funcionar mejor. Pero su germanio policristalino no estaba haciendo el truco. Al igual que Walter White en Breaking Bad , Teal estaba haciendo un producto mucho más puro que cualquier otro que parecía casi impensable. A finales de 1949, Bell dedicó un laboratorio para cultivar cristales. Los turnos nocturnos de Teal estaban detrás de él.

El objetivo de Bell era crear un transistor que cambiara sin problemas entre dos tipos diferentes de materiales semiconductores, el tipo p y el tipo n. Teal de repente estaba en el centro de todo. Había encontrado una manera de usar una técnica llamada dopaje, en la cual el germanio se infunde con algunas impurezas (fósforo, antimonio o arsénico funcionarían) para aumentar sustancialmente la potencia y el alcance de un circuito semiconductor. (Ahora también conocido como "activación", el dopaje fue desarrollado, como casi todo lo demás sobre el semiconductor, por muchas compañías que trabajan en el mismo objetivo). La innovación de Teal fue dopar su cristal de germanio superpuro mientras el cristal todavía estaba creciendo. De esta manera, él y Shockley pudieron cultivar el primer transistor de unión npn el 20 de abril de 1950.

The Texas Collection / Baylor University

A finales de 1952, Teal dejó Bell Labs para ir a Texas Instruments, entonces una nueva compañía centrada en la tecnología de transistores. Cuando finalmente llegó el momento de convertir el germanio en silicio, que funcionó mejor bajo las altas temperaturas del armamento de grado militar, la experiencia de Teal en la fabricación del cristal perfecto le dio una ventaja sobre sus competidores.

En su libro Sparks of Genius, el historiador científico Frederik Nebeker cuenta la historia de la conferencia nacional de 1954 del Instituto de Ingenieros de Radio. Orador tras orador en la reunión advirtió, abatido, que el transistor de silicio estaba a años de distancia. Entonces Teal tomó la tarima. "Contrariamente a las opiniones expresadas en la sesión de esta mañana", dijo, la producción del transistor de silicio "comenzará de inmediato". Luego metió la mano en el bolsillo y dijo: "Tengo algo aquí". La multitud casi jadeó.

Las ventas de Texas Instruments aumentaron de 27 millones de dólares en 1953 a 233 millones de dólares en 1960.

A partir de ese momento, la historia de la tecnología se convirtió en la historia del silicio (y, en un número creciente de aplicaciones de semiconductores, nitruro de galio). Pero nunca olvidas tu primer amor. Años después de que se demostró que tenía razón sobre el germanio durante un corto tiempo, Teal tuvo mucho que decir sobre la precariedad de la innovación: quién tiene qué, qué ideas se basan en quién, quién recibe el crédito y quién entra en los libros de historia.

"En la búsqueda de nuevos conocimientos", dijo en 1960 en un discurso ante la asamblea general de la Academia de Ciencias de Texas en Fort Worth, "el científico ha aprendido que ciertas actitudes son útiles... Él es implacable, insatisfecho con las opiniones actuales e impulsado por una feroz curiosidad".