Химия - Квантовый провод

01 марта 2011


Оглавление:
1. Квантовый провод
2. Углеродные нанотрубки в качестве квантовых проводов

В физике конденсированного состояния квантовый провод — это электропроводящий провод, в котором квантовые эффекты оказывают влияние на явления переноса. Из-за квантовых ограничений на электроны проводимости в поперечном направлении провода, их поперечная энергия квантуется на ряд дискретных значений: E₀, E₁, .... Одним из следствий этого квантования является то, что классическая формула для расчёта электрического сопротивления провода:

недействительна для квантового провода.

Вместо этого для расчёта сопротивления провода должен быть проведён точный расчёт поперечной энергии электронов в ограниченном пространстве. Из-за дискретности значений энергии электронов, рассчитанное сопротивление также будет квантоваться.

Влияние квантовых эффектов и значимость квантования возрастает обратно пропорционально диаметру нанопровода для данного материала. Если сравнивать различные материалы, то значимость квантования зависит от его электронных свойств, в особенности от эффективной массы электронов. Проще говоря, это означает, что значимость будет зависеть от того, как электроны проводимости взаимодействуют с атомами внутри данного материала. На практике полупроводники начинают проявлять чёткое влияние квантования проводимости при достаточно больших поперечных размерах провода, так как электронные уровни у них возрастают из-за пространственных ограничений уже при таких параметрах. В результате фермиевская длина волны электронов увеличивается, и возникает расщепление на энергетические уровни с достаточно низкой энергией. Это означает, что они могут возникнуть только при криогенных температурах, когда тепловая энергия возбуждения ниже, чем энергия переходов между состояниями.

Просмотров: 2441

<<< Квантовый вихрь

Космический лифт >>>