Среда, 21 февраля, 2024
ДомойФизикаКвантовый прорыв: раскрытие тайн электронного туннелирования

Квантовый прорыв: раскрытие тайн электронного туннелирования

- Advertisement -

Новое исследование открывает новое понимание динамики туннелирования электронов на субнанометровом уровне. Используя комплекс Ван-дер-Ваальса Ar-Kr+ и инновационный подход к отслеживанию динамики туннелирования, исследование подчеркивает решающее влияние соседних атомов на квантовое туннелирование. Эта работа имеет важное значение для квантовой физики, наноэлектроники и изучения сложных биомолекул.

Туннелирование — фундаментальный процесс в квантовой механике, включающий способность волнового пакета пересекать энергетический барьер, который невозможно преодолеть классическими средствами. На атомном уровне это явление туннелирования существенно влияет на молекулярную биологию. Способствует ускорению ферментативных реакций, вызывает спонтанные ДНК мутации и инициирует последовательность событий, которые приводят к обонянию.

Туннелирование фотоэлектронов является ключевым процессом в светоиндуцированных химических реакциях, переносе заряда и энергии, а также излучении излучения. Размер оптоэлектронных чипов и других устройств приближается к субнанометровому атомному масштабу, а эффекты квантового туннелирования между различными каналами будут значительно усилены.

Электронный чип и комплекс Ван-дер-Ваальса с межъядерным расстоянием 0,39 нм. Авторы и права: Мин Чжу, Цзихун Тонг, Сиванг Лю, Вэйфэн Ян, Сяочунь Гун, Вэньюй Цзян, Пейфэнь Лу, Хуэй Ли, Сяохун Сун и Цзянь Ву

Комплексное отображение динамики туннелирования электронов в реальном времени имеет важное научное значение для содействия разработке туннельных транзисторов и сверхбыстрых оптоэлектронных устройств. Влияние соседних атомов на динамику туннелирования электронов в комплексе является одной из ключевых научных проблем в области квантовой физики, квантовой химии, наноэлектроники и др.

Последние исследовательские разработки

В новой статье, опубликованной в Световая наука и применениеГруппа ученых из Хайнаньского университета и Восточно-Китайского педагогического университета разработала комплекс Ван-дер-Ваальса Ar-Kr.+ в качестве прототипа системы с межъядерным расстоянием 0,39 нм для отслеживания туннелирования электронов через соседние атом в системе субнанометрового масштаба.

Электрон, испускаемый атомом Ar, сначала захватывается высоковозбужденными переходными состояниями Ar-Kr+*, а затем в конечном итоге высвобождается в континуум. Импульс лазера накачки с линейной поляризацией используется для подготовки иона Ar-Kr+ путем удаления e1 из сайта Kr, а эллиптически поляризованный пробный лазерный импульс с задержкой по времени используется для отслеживания динамики туннелирования электронов, опосредованной переносом электрона (e2, оранжевая стрелка). Авторы и права: Мин Чжу, Цзихун Тонг, Сиванг Лю, Вэйфэн Ян, Сяочунь Гун, Вэньюй Цзян, Пейфэнь Лу, Хуэй Ли, Сяохун Сун и Цзянь Ву

Собственная электронная локализация высшей занятой молекулярной орбитали Ar-Kr дает предпочтение удалению электрона из позиции Kr на первой стадии ионизации. Узел-ассистированный электрон-дырка в Ar-Kr+ гарантирует, что второй электрон в основном удаляется от атома Ar на втором этапе ионизации, где электрон может напрямую туннелировать в континуум от атома Ar или, альтернативно, через соседний Kr+ ионное ядро.

В сочетании с улучшенным методом приближения сильного поля с кулоновской поправкой (ICCSFA), разработанным командой, который способен учитывать кулоновское взаимодействие под потенциалом во время туннелирования, а также путем мониторинга распределения поперечного импульса фотоэлектронов для отслеживания динамики туннелирования Затем было обнаружено, что существуют два эффекта: сильный захват и слабый захват туннелирующих электронов соседним атомом.

Эта работа успешно раскрывает решающую роль соседних атомов в туннелировании электронов в сложных субнанометровых системах. Это открытие дает новый способ глубоко понять ключевую роль эффекта Кулона под потенциальным барьером в динамике туннелирования электронов, генерации твердых высоких гармоник и закладывает прочную исследовательскую основу для исследования и управления динамикой туннелирования сложных биомолекул.

Ссылка: «Туннелирование электронов через соседний атом» Мин Чжу, Цзихун Тонг, Сиванг Лю, Вэйфэн Ян, Сяочунь Гун, Вэньюй Цзян, Пейфэнь Лу, Хуэй Ли, Сяохун Сун и Цзянь Ву, 16 января 2024 г., Свет: наука и приложения.
DOI: 10.1038/s41377-023-01373-2

Исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая, Китайским фондом естественных наук провинции Хайнань, Фондами фундаментальных исследований центральных университетов и Китайско-германским центром содействия исследованиям.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме