рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Туннельный эффект при синтезе ядер тяжёлых элементов

Работа сделанна в 2002 году

Туннельный эффект при синтезе ядер тяжёлых элементов - Реферат, раздел Химия, - 2002 год - Туннельный эффект в химии, физике Туннельный Эффект При Синтезе Ядер Тяжёлых Элементов. Термоядерная Реакция-Эт...

Туннельный эффект при синтезе ядер тяжёлых элементов. Термоядерная реакция-это реакция синтеза тяжёлых ядер из более лёгких. В таких реакциях может выделяться очень большая энергия.

Если бы удалось объединить в ядро гелия четыре протона 4H11 ?He24 2e , 2 при этом два протона превращаются в нейтроны, испуская положительно заряженные частицы - позитроны, то выделившаяся кинетическая энергия составила бы около 25МэВ. Однако такую реакцию в земных условиях провести пока невозможно.

Более доступна и очень энергетически выгодна реакция синтеза, осуществлению которой посвящены усилия огромных научных коллективов в разных странах мира реакция слияния тяжелого и сверхтяжелого изотопов водорода Н12 Н13 Не24 n10. 3 Кинетическая энергия продуктов этой реакции составляет 17,6 МэВ, выделение энергии в несколько миллионов раз больше, чем при сжигании такой же массы водорода в кислороде.

Для того чтобы произошла реакция 3 , ядра трития и дейтерия должны сблизиться до расстояния, на котором начинают действовать ядерные силы. На больших расстояниях ядра расталкиваются кулоновскими силами.

Высота потенциального барьера, возникающего из-за кулоновского отталкивания, оказывается 1 МэВ. Такова должна быть кинетическая энергия классической частицы, дейтрона, чтобы он мог проникнуть к ядру трития. Средняя кинетическая энергия частицы в газе равна 3 2Т. Нетрудно подсчитать, какова должна быть температура, чтобы средняя энергия частицы равнялась 1МэВ 1,6106эрг 6 При такой температуре почти каждое столкновение приводило бы к ядерной реакции, однако, на Земле такие условия и недостижимы, и не нужны.

Благодаря туннельному эффекту реакция становится возможной при более низких температурах. Процесс слияния ядер аналогичен -распаду, повернутому вспять во времени. При -распаде частица проникает через барьер из ядра наружу, а при слиянии ядер дейтрон должен проникнуть через барьер снаружи внутрь ядра. Проницаемость барьера одна и та же в обоих случаях. 4 . 2.3 Методы исследования вещества Ученые из Олмейденского исследовательского центра корпорации IBM в Сан-Хосе штат Калифорния сообщили об очередном достижении в области создания молекулярных компьютеров.

Им удалось создать простую вычислительную схему, состоящую из индивидуальных молекул оксида углерода СО , нанесенных на плоскую медную подложку. По словам ученых, размер такой схемы в 260 тыс. раз меньше размера ее полупроводникового аналога. При этом для создания схемы исследователи IBM использовали так называемый молекулярный каскадный эффект.

С помощью двух СТМ они наносили на подложку пары молекул СО. На конце полученной структуры они размещали еще одну молекулу таким образом, чтобы три молекулы образовали угол. 11 . Возникновение и развитие нанотехнологий связано с открытием физиками из швейцарского отделения компании IBM сканирующих туннельных и атомно-силовых микроскопов 1981-1986 гг К настоящему времени сменилось уже два поколения сканирующих зондовых микроскопов 1 . СТМ представляет собой устройство для исследования поверхностей твёрдых электропроводящих тел, в основе работы которого лежит эффект туннелирования.

Суть этого эффекта состоит в том, что если между двумя проводящими телами, диэлектрический зазор между которыми лежит в пределах 10-20 ангстрем, приложить внешнее напряжение, то возникает ненулевая вероятность перехода электронов с одного тела на другое под потенциальным барьером. Таким образом, возникает туннельный ток, который затем можно усилить и измерить. 12 На практике явление туннелирования в СТМ реализуется, когда один из проводников представляет собой иглу зонд 1, а другой - поверхность исследуемого объекта 3 Рис.2.3.1 . Электронам проводимости на острие зонда 1 необходимо получить определенную энергию, чтобы перейти в зону проводимости объекта 3. Величина этой энергии зависит от расстояния между зондом и поверхностью объекта L, разности потенциалов между ними U и величинами работы выхода электронов F1 и F2 с поверхности зонда и поверхности исследуемого объекта соответственно.

При сближении зонда и поверхности объекта на расстояние L 0,5нм когда волновые функции электронов ближайших друг к другу атомов зонда и объекта перекроются и приложении разности потенциалов U 0,1 1 В, между зондом и объектом возникает ток, обусловленный туннельным эффектом 1 Для подавляющего большинства пар зонд-объект значение эффективного энергетического барьера составляет, и, как следует из расчёта по формуле 3 , k0 -1.При оценке туннельного тока Iт полагают, что поток электронов стекает с крайнего атома на кончике иглы, образуя пучок электронов 2 см. рис 2.3.1. диаметром порядка 0,4нм что обеспечивает высокую разрешающую способность микроскопа по плоскости объекта. В этом случае площадь поперечного сечения пучка электронов F 10-19 м2 .Подставив расчётные параметры в уравнение 1 , получим ориентировочные значения туннельного тока Iт 3 10-9 А Туннельный ток экспоненциально зависит от расстояния между зондом и образцом.

Расстояние L входит в показатель степени экспоненциальной зависимости D от L - см. формулу 2 - и, соответственно, влияет на значение Iт - см. формулу 1 . Поэтому при увеличении расстояния только на 0,1нм показатель D и, соответственно, туннельный ток Iт уменьшаются почти в 10 раз. Это обеспечивает высокую разрешающую способность микроскопа по высоте объекта, поскольку незначительные изменения по высоте рельефа поверхности вызывают существенное увеличение или уменьшение туннельного тока. СТМ функционирует следующим образом рис. 2.3.2 Зонд подводят по вертикали ось Z к поверхности образца до появления туннельного тока. Затем перемещают зонд над поверхностью по осям X, Y сканирование, поддерживая ток постоянным посредством перемещения иглы зонда по нормали к поверхности.

При сканировании зонд остаётся на одном и том же расстоянии L от поверхности образца.

Вертикальное перемещение зонда для сохранения расстояния L прямо отражает рельеф поверхности образца. 13 СТМ использован для индуцирования локальной ДС бензола с ПВ 100 Si при слабых токах 100 пА , низких смещающих напряжениях 2.4 В и температуре 22 К 14 Также методом высокотемпературной СТМ изучен обратимый структурный фазовый переход с2х8 и I x I на ПВ 111 Si при 230 С Тс . 15 Представлены результаты исследования с помощью СТМ поверхности высокоориентированного пиролитического графита ВОПГ , облученного ионами криптона с энергией305 MeV. 16 Изучена АД триметилфосфина 1 на ПВ 111 - 7х7 Si и АД СНЗ ЗСРНЗ ТБФ на ПВ GaP 001 - 2х4 и образованные при этом поверхностные структуры. 17 , 18 С помощью СТМ изучен эффект электрополевого индуцирования локального туннельно-токового контраста ТТК в ПЛ термич. оксида кремния нанометровых толщин на ПВ 111 и 001 монокристаллов кремния.

Исследована методичная возможность изучения супрамолек. систем in situ с применением СТМ-АСМ СКАН-8 , получены изображения высокого разрешения структуры 19 , 20 , 21 , 22 , 23 Приведены результаты электрических и магнитных свойств порошкообразных образцов двойного перовскита Sг2ЕеМоО6, полученных методом твердофазной реакции. 24 Нанолитографией, основанной на сверхвысоковакуумной СТМ и скомбинированной с осаждением паров Со при комнатной температуре с последующим отжигом, изготовлены металлические линии Со Si нанометровой ширины на пассивированных водородом ПВ Si 100 . 25 Исследованы топография ПB аморфного гидрир. углерода б- С Н и локальную дифференциальную проводимость и измерена величина работы выхода с использованием стандартных методик, применяемых в СТМ 26 Исследованы процессы, происходящие при облучении УФ-светом л-300 нм смешанных ленгмюровских монослоев стеариновой кислоты и пентакарбонида железа 27 Блок-схема СТМ, представлена рис. 2.3.3. Новые возможности рассматриваемого направления в сравнении с традиционными методами исследования поверхности делают особенно перспективным применение зондовой микроскопии в частности атомно-силовой микроскопии АСМ . Несмотря на возможность достижения высокого пространственного разрешения, информация, получаемая методами АСМ, может неадекватно отображать реальные особенности поверхности, что является следствием влияния инструмента исследования на объект и приводит к наблюдению артефактов.

Эти артефакты, как правило, легко учитываются на качественном уровне при интерпретации АСМ-результатов, однако специфика ряда задач может потребовать количественных оценок и методов восстановления реальной геометрии объектов.

Проанализированы два основных артефакта АСМ, влияние которых существенно при проведении исследований отдельных микрообъектов, адсорбированных на поверхность твердой подложки эффекта уширения профиля и эффекта занижения высот АСМ-изображения объектов исследования.

Построены количественные методики учета влияния рассматриваемых эффектов на результаты исследования АСМ. 28 3.Туннельный эффект в физики 3.1.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Туннельный эффект в химии, физике

Ключевые слова туннельный эффект, туннельный диод, сканирующий микроскоп, потенциальный барьер, туннелирование. Реферат рассматривает всё многообразие использования туннельного эффекта… Новое явление, называемое туннелированием, позволило объяснить многие экспериментально наблюдавшиеся…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Туннельный эффект при синтезе ядер тяжёлых элементов

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ТЕОРИЯ ТУННЕЛЬНОГО ЭФФЕКТА
ТЕОРИЯ ТУННЕЛЬНОГО ЭФФЕКТА. Туннельный эффект - квантовое явление проникновения микрочастицы из одной классически доступной области движения в другую, отделённую от первой потенциальным барьером ри

Туннельные химические реакции
Туннельные химические реакции. Для химии наиболее интересным является туннелирование более тяжелых объектов - атомов и групп атомов. Одним из первых экспериментальную проверку эффектов тунне

Туннелирование электронов в твёрдых телах
Туннелирование электронов в твёрдых телах. В 1922 г. было открыто явление холодной электронной эмиссии из металлов .под действием сильного внешнего электрического поля. Оно сразу поставило физиков

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. Компьютерра. Нанотехнологии. 1997, 41 66 с. 2. Физика микромира. Маленькая энциклопедия. Гл. редактор Д.В. Ширков. М Советская энциклопедия , 1980 528 с илл. 3. да

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги