Pou de potencial
Un pou de potencial és la regió que rodeja un mínim local d'energia potencial. L'energia capturada en un pou de potencial no és possible convertir-la en un atre tipo d'energia (energia cinètica en el cas d'un potencial gravitatorio) degut a que es troba en un mínim local de l'energia potencial. Per tant, un cos no pot proseguir fins a un mínim global de l'energia potencial, com tendiria de forma natural per l'entropía.
Visió general
[editar | editar còdic]És possible lliberar energia d'un pou de potencial si s'afig energia suficient per a superar el màxim local. En física quàntica, l'energia potencial pot fugir d'un pou de potencial sense afegir energia per les característiques provabilistes de les partícules quàntiques; en estos casos una partícula pot ser imaginada creuant un túnel a través de les parets del pou de potencial.
La representació gràfica d'una funció d'energia potencial 2D és una superfície d'energia potencial que pot imaginar-se com la superfície terrestre en un paisage de cerros i valls. Llavors un pou de potencial seria una vall rodejada per tots els costats per terreny més elevat, el qual podria ser omplit en aigua (p. ej., un llac) sense que res d'aigua fluïra cap a un atre mínim més baix (p. ej. nivell de la mar).
En el cas de la gravetat, la regió al voltant d'una massa és un pou de potencial gravitacional, a no ser que la densitat de la massa siga tan baixa que les forces de marea d'atres masses siguen més grans que la gravetat del cos en sí mateixa.
Un cerro de potencial seria l'opost a un pou de potencial, i és la regió que rodeja a un màxim local.
Confinament quàntic
[editar | editar còdic]
El confinament quàntic pot ser observat quan el diàmetro d'un material és de la mateixa magnitut que la llongitut d'ona de De Broglie de la funció d'ona de l'electró.[1] Quan els materials són aixina de menuts, les seues propietats electròniques i òptiques es desvien substancialment de les de la substància material.[2]
Una partícula es comporta com si fora lliure quan la dimensió de confinament és gran comparada en la llongitut d'ona de la partícula. Durant este estat, el bot de banda permaneix en el seu valor d'energia original degut a que hi ha continuïtat entre els diversos estats d'energia. No obstant, a mida que la dimensió de confinament disminuïx i alcança un cert llímit, típicament en la nanoescala, l'espectre d'energia es torna discret. Com a resultat, el bot de banda es torna tamany-depenent. Açò finalment resulta en un corriment al blau en l'emissió de llum a mida que el tamany de les partícules disminuïx.
Específicament, l'efecte descriu el fenomen que resulta d'electrons i buits electrònics que són enforfoguits a una dimensió que s'aproxima a la mida quàntica crítica, cridada l'excitón del ràdio de Bohr. En aplicació actual, un punt quàntic com una chicoteta esfera es confina en tres dimensions, un cable quàntic en dos, i un pou quàntic es confina en una sola dimensió. Estos són també coneguts com a pous zero-, un- i bidimensionales, respectivament. En estos casos es referix al número de dimensions en les que una partícula confinada poden actuar com a portador lliure.
Vegen-se els enllaços externs, avall, per a eixemples d'aplicació en biotecnología i tecnologia de cèlules solars.
Perspectiva des de la mecànica quàntica
[editar | editar còdic]Les propietats electròniques i òptiques de materials estan afectades pel tamany i la forma. Guanys tècnics ben assentats incloent els punts quàntics varen ser obtinguts manipulant tamanys i investigant en la comprovació teòrica de l'efecte de confinament quàntic.[3] La part important de la teoria és que el comportament del excitón s'assembla al d'un àtom a mida que espai circumdant empequeñece. Una aproximació prou bona del comportament d'un excitón el comportament és el 3 -D model d'una partícula en una caixa.[4] La solució d'este problema proporciona una conexió matemàtica única entre estats d'energia i la dimensió espacial. Reduint el volum o les dimensions de l'espai disponible, aumenta l'energia dels estats. En l'esquema es mostra el canvi en els nivells d'energia de l'electró i el bot de banda entre un nanomaterial i la seua substància material.
La següent equació mostra la relació entre el nivell d'energia i el dimensionado espacial:
Algunes investigacions proporcionen una explicació alternativa del canvi de propietats en la nanoscala.[5] En la substància material, les superfícies aparenten controlar algunes de les propietats macroscòpiques. No obstant, en nanopartículas, les molècules de superfície no obedixen la configuració espacial esperada. Com a resultat, la tensió de la superfície canvia tremendament.
Perspectiva des de la mecànica clàssica
[editar | editar còdic]
l'equació Young-Laplace pot servir de respal en l'investigació de l'escala de les forces aplicades a les molècules de superfície:
Baixe la suposició de forma esfèrica R1=R2=R i resolent l'equació de Young-Laplace per als radis nous R(nm), s'estima el nou ΔP(GPa). Quant més chicotet és R, major és la pressió present. L'aument en pressió en la nanoescala resulta en fortes forces cap a l'interior de la partícula. En conseqüència, l'estructura molecular de la partícula sembla diferent de la substància material, especialment en la superfície. Estes anormalitats en la superfície són responsables dels canvis en les interaccions interatómicas i bots de banda.[6][7]
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ M. Cahay (2001). Quàntum Confinement VI: Nanostructured Materials and Devices : Proceedings of the International Symposium, The Electrochemical Society. ISBN 978-1-56677-352-2.
- ↑ Hartmut Haug; Stephan W. Koch, {{{nom2}}} (1994). Quàntum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductors, World Scientific. ISBN 978-981-02-2002-0.
- ↑ (1996).Physical Review B.53(24)
- 16338-16346.doi:10.1103/PhysRevB.53.16338.
- ↑ (1983).The Journal of Chemical Physics.79(11)
- 5566.doi:10.1063/1.445676.
- ↑ (1981).Journal of Physics C: Solid State Physics.14(20)
- L581.doi:10.1088/0022-3719/14/20/004.
- ↑ (1993).Jpn. J. Appl. Phys..32(Supplement 32-1)
- 285-287.doi:10.7567/jjaps.32s1.285.Consultat el 12 de maig de 2017.
- ↑ (2000).The Journal of Chemical Physics.113(5)
- 2016.doi:10.1063/1.482008.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Pozo de potencial» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.