Калининградский Государственный Университет Химический факультет Кафедра неорганической и аналитической химии Туннельный эффект в химии, физике РЕФЕРАТ Исполнитель Чивчиш К. Э Студентка химического факультета в о 4 курс Руководитель Кузин Э. Л. Калининград 2002г СодержаниеВВЕДЕНИЕ . 1. ТЕОРИЯ ТУННЕЛЬНОГО ЭФФЕКТА 2. ТУННЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ В ХИМИИ . 1. Туннельные химические реакции 2. Туннельный эффект при синтезе ядер тяжёлых элементов 3. Новые методы исследования вещества 3. ТУННЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ В ФИЗИКЕ 1. Туннелирование электронов в твёрдых телах 2. Квантовые транзисторы .3.3 Туннельный диод . 13 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 15 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ .16 ПРИЛОЖЕНИЕ 21 СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ СТМ сканирующий туннельный микроскоп ТД туннельный диод АСМ - атомно-силовые микроскопы РЕФЕРАТ Данный реферат содержит текста 12 страниц, рисунков 12, таблиц 1, список использованной литературы 36 названий.
Ключевые слова туннельный эффект, туннельный диод, сканирующий микроскоп, потенциальный барьер, туннелирование.
Реферат рассматривает всё многообразие использования туннельного эффекта применение в физике, химии. Ведение Тот, кто раньше овладеет нанотехнологией, займет ведущее место в техносфере следующего столетия. Э. Теллер создатель атомной бомбы и один из авторов стратегической оборонной инициативы 70 лет назад наш соотечественник Г.А.Гамов впервые получил решения уравнения Шредингера, описывающие возможность преодоления частицей энергетического барьера даже в случае, когда энергия частицы меньше высоты барьера.
Новое явление, называемое туннелированием, позволило объяснить многие экспериментально наблюдавшиеся процессы. Найденное решение позволило понять большой круг явлений и было применено для описания процессов, происходящих при вылете частицы из ядра основы атомной науки и техники.
Многие считают, что за грандиозность результатов его работ, ставших основополагающими для многих наук, Г.А.Гамов должен был быть удостоен нескольких Нобелевских премий. Развитие электроники подошло к использованию процессов туннелирования лишь почти 30 лет спустя появились туннельные диоды, открытые японским ученым Л.Есаки, удостоенным за это открытие Нобелевской премии. Еще через 5 лет Ю.С.Тиходеев Foto T , руководивший сектором физико-теоретических исследований в московском НИИ Пульсар, предложил первые расчеты параметров и варианты использования приборов на основе многослойных туннельных структур, позволяющих достичь рекордных по быстродействию результатов.
Спустя 20 лет они были успешно реализованы. В настоящее время процессы туннелирования легли в основу технологий, позволяющих оперировать со сверхмалыми величинами порядка нанометров 1нанометр 10-9 м . 1.
2 . При подлёте к потенциальному барьеру частица пройдёт сквозь него лишь ... Неопределённость импульса р на отрезке х, равном ширине барьера а, сос... Связанная с этим разбросом в значениях импульса кинетическая энергия р... 2 .
2 1.1 . Туннельным образом может протекать реакция отрыва атома водорода типа ... CH3OH CH4 .СH2OH Приведенные примеры показывают, что туннельные процес... 7 Проведены измерения обратных ВАХ контактов металл - GaAs с барьером ... 8 9 Оценены электрохимические каталитические свойства определенных ато...
Термоядерная реакция-это реакция синтеза тяжёлых ядер из более лёгких. Нетрудно подсчитать, какова должна быть температура, чтобы средняя эне... Процесс слияния ядер аналогичен -распаду, повернутому вспять во времен... формулу 1 . Затем перемещают зонд над поверхностью по осям X, Y сканирование, подд...
Оно сразу поставило физиков в тупик. График потенциальной энергии элек... Слева, при отрицательных значениях координаты х - область металла, в к... Пропускание интерферометра оптического или электронного определяется п... Туннельный диод. Выше уровня Ферми все состояния по обеим сторонам перехода оказываются...
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Заканчивая реферат, остается лишь указать на другие физические явления, в которых реализуется туннельный эффект.
Туннельный эффект определяет процесс миграции валентных электронов в кристаллической решетке твердых тел. Туннельный эффект лежит в основе эффекта Джозефсона - протекания сверхпроводящего тока между двумя сверхпроводниками через экстремально тонкую прослойку из диэлектрика.
Рассмотрена взаимосвязь межмолекулярных потенциалов и спектров для молекулярных систем. Кратко представлены методы расчета колебательно-вращательных спектров с учетом процессов туннелирования и детально проиллюстрированы на примере комплекса Ar-СН4, димера и тримера Н20. Представлен также обзор последних теоретических и экспериментальных исследований в рамках затронутой проблемы для целого ряда других комплексных систем. 32 , 33 , 34 Из приведенного материала видно, что туннельный эффект играет существенную роль в самых различных областях физики и техники.
В 1986 году советскими учёными К.К. Лихаревым и Д.В. Авериным, изучавшими одноэлектронное туннелирование, был предложен, а позже и опробован одноэлектронный транзистор на эффекте кулоновской блокады. 35 Однако наиболее широкий интерес к туннельному эффекту обусловлен тем, что это принципиально квантово-механический эффект, не имеющий аналога в классической механике.
Своим существованием туннельный эффект подтверждает основополагающее положение квантовой механики - корпускулярно-волновой дуализм свойств элементарных частиц. 36
Цит по Р Ж Хим 2002 19Б2.347 10. В Лосик О. Петергоф, Университетский пр 2 1 Всероссийская конференция Химия повер... Surfасе Sci 1999 425, 1 С. In t.
ПРИЛОЖЕНИЕ Движение частицы из одной орбитали в другую отделённых друг от друга потенциальным барьером Рис.1.1 Инверсия аммиака Рис. 2.1.1. Внутримолекулярный туннельный перенос атома водорода в малоновом альдегиде в его енольной форме Рис. 2.1.2. Рис. 2.3.1 Схема протекания туннельного тока между зондом и объектом 1 - зонд 2 - пучок электронов 3 - объект образец U - разность потенциалов между зондом и объектом IТ - туннельный ток L - расстояние между зондом и объектом F - площадь туннельного контакта Рис.2.3.2 Схема перемещения зонда над поверхностью объекта Рис. 2.3.3 Блок-схема сканирующего туннельного микроскопа 1 - двигатели для перемещения зонда по осям X, Y, Z 2 - двигатель для перемещения объекта по оси Z Ux, Uy, Uz напряжения, подаваемые на двигатели 1 Uz - напряжение, подаваемое на двигатель 2 U - разность потенциалов между зондом и объектом Iт - туннельный ток График потенциальной энергии электрона под действием сильного внешнего электрического поля Рис.3.1.1 Квантовые транзисторы Рис 3.2.1 Квантовые транзисторы Рис 3.2.2 Рис 3.3.1 Вольт-амперная характеристика туннельного диода Полный статический ток диода Рис 3.3.2 Рис 3.3.3 Таблица 3.3.1. В таблице даны названия поддиапазонов СВЧ-диапазона и соответствующие им полосы частот.