тунел ефект на - химическа енциклопедия

Ефектът на тунел. квантов ефект се състои в проникване квантовата частиците през региона на пространство, в рояк съгласно класическите закони. физиката на елементарните частици, за да намерите забранено. Класическа. частиците с обща енергия Е и е в сила. областта може да остане само в тези региони на пространство в к-ryh общата енергия е по-малка от силата. енергия U взаимодействие с областта. Тъй квантови частици вълна F-ционни различава от нула в цялото пространство и възможността за намиране на частиците в определена пространствена област определен от квадрата на вълната Fct, след това в забранени (по отношение на класическата. Механика) региони вълна F-ЛИЗАЦИЯ нула.

Т unnelny ефект от които е да илюстрира проблема на двумерен модел частицата в областта на потенциал U (х) (х - координиране на частиците). В случай на симетрично двойно-добре потенциал (фиг. А) е вълна ЛИЗАЦИЯ трябва "подходящи" в ямки, т. Е. Това е постоянна вълна. Дискретен енергия преподават. нива, притежавани до разположена под преградата между потенциални минимуми образуват близко разположени (почти дегенеративен) двойка. Energetich разлика. нива в двойката. обади. тунел разделяне ия м, тази разлика се дължи на факта, че точното решение на проблема (на вълната е-нето) за всеки от квантови състояния на материята-са локализирани в двете дъна и всички потенциални решения отговарят на точни нива на не-изродени (вж. Дегенерацията на нивата на енергия). Вероятността ефект тунелиране се определя от коефициента на предаване чрез бариера вълна пакети ING да опише нестабилна състояние на частицата локализиран в една от потенциал минимуми.

Криви потентност. енергия U (х) на частиците в случай, когато това се подлага на сила на привличане (а -. Две потенциални кладенци, -. един потенциал яма), и в случая, когато частицата е действал отблъскваща сила (отблъскващ потенциал, с). Е е общата енергия на частицата, х - да се координират. Тънки линии представляват Fct вълна.

Активността. област с локален минимум (фиг. б) за частици с енергия Е, по-голямата потенциалното взаимодействие с с =, дискретна energetich. нито една държава, но има набор от квази-стационарни състояния, в к-ryh страхотни качества. вероятността за намиране на частиците до минимум. пакети на вълните, съответстващи на тези на квази-стационарна състояния описват метастабилни квантови състояния; вълнови пакети разпределени и изчезват след Следствие-тунел ефект. Тези състояния се характеризират с живот (разпадане вероятност) и energetich ширина. ниво.

За частиците в отблъскващ потенциал (фиг. С) вълна пакет описва нестабилно състояние на едната страна на потентността. бариера, дори ако енергията на частиците в това състояние е по-малка от височината на бариера може с определена вероятност (т.нар. проникване тунелиране вероятност или вероятност) преминават през друга. страна на преградата.

Naib. важно за химия прояви тунел ефект: 1) тунел разделяне на дискретни kolebat. вихър. и електрон-към-lebat. нива. Разделяне kolebat. нива в молекулите с няколко. еквивалентен равновесие ядрената конфигурация - е инверсия удвояване (в молекулите като амоняк), разделяне на нива в молекулите с запречена вътр. въртене (етан. толуен) или nonrigid молекули. за които допустима vnutrimol. прегрупиране води до еквивалентни равновесни конфигурации (напр. PF5). Ако разлива. еквивалентен минимуми на потенциална енергия повърхност са разделени от потентност. бариери (напр. равновесни конфигурации за право и лявовъртящи изомери на сложни молекули), след което адекватно описание на реалната · Mol. системи се постига чрез локализирано вълна пакет. В този случай, един чифт бизнес-делокализираният минимум по две стабилни състояния са нестабилни под влиянието на много малко смущения, формирането на две състояния на локализирани в определен минимум.

Разделяне quasidegenerate групи завъртат. състояния (т.е.. се нарича. въртене и к л е т н а в) се дължи тунелиране мол. система между кварталите няколко. еквивалентни неподвижни оси на въртене. Разделянето на електрон-kolebat. (Vibronic) посочва се случва в случай на силен Ян - Teller ефект. С тунел разделяне поради наличието на зони, оформени от отделни електронни състояния на атома или мол. фрагменти в твърди вещества с периодичност. структура.

2) явления на транспортиране на частици и елементарни въздействия. Този набор от събития включва зависими от времето процеси, описват преходи между отделни държави и гниене на квази-стационарна състояния. Преходите между дискретни състояния на вълната F-ции локализирани в разлагане. най-малко един адиабатно. потенциал, съответстваща на различни химически. р-tsiyam. Ефектът на тунел винаги прави определен принос към ING процент р-ТА, обаче, този принос е от значение само при ниска т-ма, когато superbarrier-ти преход от първоначалния до крайното състояние е малко вероятно поради ниската популация съответства на нивата на енергия. Ефектът на тунел не е Arrehenius поведение R -tsii скорост; Специфичен пример - за растежа на веригата по-ниски твърдо инициира полимеризация на формалдехид. Скоростта на този процес за т-ре прибл. 140 К задоволително описан от уравнението на Арениус с енергия за активиране на 0.1 ЕГ. Въпреки това, когато m-ма 12 K се достигне скоростта на р-ТА към небето не зависи от м-тура определя тунелиране ефект, и е с много порядъци по-висока скорост към Руи може да се очаква в същото т-D при допускането, че suprabarrier механизъм р-ТА (вж. химия на ниските температури).

Крахът на метастабилни държави е в основата на редица явления. Те включват, по-специално а-разпад (вж. Радиоактивността) kolebat. и вихър. Predissociation, autoionization атома в силен електрически. област йонизация на атоми и молекули в силно електромагнитно. област. Тунел преминаване на електрони от един проводник (или полупроводникови) в друга чрез изолатор слой (тунелиране ток) е макроскопски. ефект се дължи на ефекта на тунела. Това явление е в основата на микроскопски твърдите сканиращ тунелен.

Литература Gol'danskii VI Trachtenberg LI Flerov VP Tunneling явления в химическа физика. М. 1986; Landau L. D. Листни Shits Е. М. квантовата механика. Не-релативистичната теория, 4то изд. М. 1989.