туннелирование

Термин

туннелирование

Термин на английском

tunneling

Синонимы

Аббревиатуры

Связанные термины

криохимия, эффект Джозефсона

Определение

Проявление туннельного эффекта, когда частица, первоначально локализованная по одну сторону потенциального барьера (области, пересечение которой недоступно для классической частицы, поскольку потенциальная энергия превышает ее полную энергию), может с отличной от нуля вероятностью проникнуть через барьер и быть обнаруженной по другую его сторону.

Описание

Вероятность туннелирования резко уменьшается при увеличении высоты и ширины потенциального барьера, поэтому наиболее ярко этот эффект проявляется при размерных масштабах менее 1-5 нм. Туннельный эффект - чисто квантовое явление, не имеющее классического аналога; он лежит в основе многих важных явлений в атомной и ядерной физике, в частности, альфа-распада радиоактивных ядер. В результате совместного действия короткодействующих ядерных сил притяжения и электростатических (кулоновских) сил отталкивания, aльфа-частице при её выходе из ядра приходится преодолевать трёхмерный потенциальный барьер описанного выше типа. Без туннельного эффекта было бы невозможно протекание термоядерных реакций: кулоновский потенциальный барьер, препятствующий необходимому для синтеза сближению ядер-реагентов, преодолевается частично благодаря высокой скорости (высокой температуре) таких ядер, а частично — благодаря туннельному эффекту.

Особенно многочисленны примеры проявления туннельного эффекта в физике твёрдого тела: автоэлектронная эмиссия электронов из металлов и полупроводников (туннельная эмиссия); туннелирование носителей зарядов через потенциальный барьер p-n перехода, получившее практическое применение в туннельном диоде; миграция валентных электронов в кристаллической решётке; эффекты, возникающие на контакте между двумя сверхпроводниками, разделёнными тонкой плёнкой нормального металла или диэлектрика (эффект Джозефсона). Исключительно велика роль туннельных эффектов в реализации химических процессов при низких и криогенных температурах (см. Криохимия)

Авторы

• Хохлов Дмитрий Ремович, д.ф.-м.н.
• Шляхтин Олег Александрович, к.х.н.

Ссылки

1. Физический энциклопедический словарь. - М.: "Большая Российская энциклопедия", 1995. - 928 с.
2. Большая Советская Энциклопедия, М., Советская энциклопедия, 1969-1978.
3. Гольданский В.И.и др. Туннельные явления в химической физике./Гольданский В.И.,Трахтенберг Л.И., Флеров В.Н.;Франк-Каменецкий М.Д.(отв. ред.)-М.:Наука,1986.-294 с.

Иллюстрации

Теги

Разделы

Квантовые электронные насосы
Сверхчувствительные SET-электрометры
Сверхчувствительные магнитные детекторы на основе SQUID
Детекторы и стандарты элекромагнитных сигналов; эталоны тока, напряжения, сопротивления на основе сеток наноэлементов
Электронные эмиттеры на основе нанотрубок и других нано-объектов
Полупроводниковые и сверхпроводниковые источники и детекторы терагерцового диапазона
Полупроводниковые и сверхпроводниковые однофотонные детекторы, матричные детекторы электромагнитных сигналов, тепловизоры высокого разрешения
Элементы солнечной энергетики
Твердотельные и органические лазеры
Органические светодиоды
Светодиоды на основе полупроводниковых гетероструктур
Одноэлектронные устройства (SET - транзисторы, нано-электрометры, микрокулеры, болометры)
Криоэлектроника и флуксонные устройства на основе сверхпроводящих (джозефсоновских) наноструктур
Спинтронные устройства (на основе магнитных и немагнитных гетероструктур)
Нанотрубки и двумерные слои на основе неуглеродных материалов
Низкоразмерные углеродные структуры (нанотрубки, графен, фуллерены)
Полупроводниковые наногетероструктуры (квантовые точки и квантовые проволоки на основе двумерного электронного газа)
Разработка нанометрологических принципов и методик
Контроль физических свойств (резистометрия, магнитные измерения)
Зондовые методы микроскопии и спектроскопии: атомно-силовая, сканирующая туннельная, магнитно-силовая и др.
Приборостроение для наноиндустрии
Метрология, стандартизация и сертификация продукции наноиндустрии (включая методики анализа и испытаний)
Сенсоры и эффекторы на основе наноматериалов
Спинтроника и устройства на ее основе
Молекулярная электроника и устройства на ее основе
Наноэлектроника, компонентная база и устройства
Наноструктуры
Искусственные (синтетические) низкоразмерные объекты

(Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО»)