Эффекты туннелирования

Рассмотрим растяжение плоского образца данной толщины. В областях пересечения фронтом трещины лицевых поверхностей образца возникает плоское напряженное состояние и соответствующие форма и размеры пластической зоны. В срединной части образца возникает стеснение деформации вдоль фронта трещины и возникает плоская деформация (трехосное растяжение) с соответствующими формой и размерами пластической зоны. Пластическая зона приобретает форму катушки. Из этого также следует тенденция трещины, начинать и продолжать расти с середины толщины образца (эффект туннелирования), опережая края трещины, примыкающие к лицевым сторонам образца. Рост толшины образца приводит к изменению соотношений между объемами пластических областей у лицевых поверхностей образца и его середине. Это, в свою очередь, приводит к зависимости вязкости разрушения от толщины образца в согласии со следующей ориентировочной оценкой [c.179]

Таблица 13. Сопоставление квантовомеханических (Кв) значений константы скорости для коллинеарной реакции Н+С12 -V НС1+С1 с результатами теории переходного состояния (ТПС) и с результатами теории переходного состояния, исправленными с учетом квантовомеханического эффекта туннелирования (ТПС/К ) [372]

Можно было бы подумать, что, поскольку частота распада комплекса мнимая, полученные выше уравнения не нужны. Это, однако, неверно. Приведенные уравнения помогают понять особенности кинетики реакций, в которых имеет место квантовомеханический эффект туннелирования. [c.337]

Однако есть такие физические свойства квантовых кристаллов, в которых большие нулевые колебания атомов играют доминируют щую роль. К таким свойствам, в первую очередь, можно отнести возможность туннельного движения атомов в кристаллической решетке, которая всецело определяется чисто квантовым эффектом туннелирования частицы сквозь потенциальный барьер. Наличие туннельного движения может вызвать перестройку основного состояния квантового кристалла. [c.152]

Единственным химическим ядром, для которого туннельный эффект следует учитывать, является протон. Даже для дейтеро-на эффективность туннелирования заметно падает, что дает удобный способ изучения эффекта туннелирования. Вероятность прохождения через барьер, а не преодоления его сильно зависит также от высоты и ширины барьера. Существуют доводы в пользу того, что туннелирование в некоторой степени всегда происходит при переносах протона, атома водорода и гидрид-иона [99]. Это означает, что истинная энергия этих систем с переносом водорода несколько ниже, чем Ед для прохождения над барьером. Но эта разница не может быть значительной, иначе говоря, вероятность туннелирования мала. [c.172]

Представление о том, что туннелирование является неким необязательным или дополнительным эффектом, который можно рассматривать вне рамок обычной теории кинетики реакций, ошибочно. Туннельный эффект фактически имеет то же самое логическое происхождение, что и энергия нулевых колебаний. Оба эти явления имеют квантовую природу и могут быть обоснованы исходя из принципа неопределенности для движения вдоль одной координаты. Различие между ними состоит в том, что потенциальная энергия частицы вдоль координаты туннелирования проходит через максимум, тогда как нулевые колебания совершаются в потенциале, имеющем минимум. Можно было бы даже ожидать, что порядок величины эффектов туннелирования и нулевых колебаний в переходном состоянии одинаков. В дальнейшем мы увидим, что именно так дело обстоит в действительности. Вышеизложенные рассуждения неприменимы, конечно, к начальному и конечному состояниям системы, которые характеризуются минимумом потенциальной энергии. Поэтому туннельный эффект не имеет отношения к какой-либо проблеме равновесия. Однако во всякой достаточно строгой теории кинетики, учитывающей энергию нулевых колебаний переходного состояния, пренебрегать туннельным эффектом не оправдано. [c.322]

Такой простой подход подвержен более существенной критике, если туннельная поправка велика, т. е. если необходимо рассмотреть туннелирование через те области барьера, которые находятся заметно ниже его вершины. Поскольку для описания конфигурации реагирующей системы необходимы, две координаты (например, расстояния А---Н и Н---В для линейной системы А---Н---В), энергетическая поверхность должна быть по крайней мере трехмерной, т. е. изображенная на рис. 20 или 22, а кривая характеризует только один возможный маршрут реакции от реактантов к продуктам. Если эффектом туннелирования пренебрегают, вклады всех других маршрутов учитывают с использованием реальных частот валентных и деформационных колебаний переходного состояния. Проблема вычисления туннельных поправок при наличии многомерного барьера является очень сложной, даже если известна полная поверхность потенциальной энергии. Некоторые авторы сделали попытки оценить ошибку, к которой приводит использование одномерной модели [63, 68—70]. Однако полученные результаты не согласуются между собой [c.326]

Для измерения флуоресценции на границе раздела волновод/жидкость можно использовать различные методы регистрации и обработки сигналов. Флуоресценцию на границе раздела фаз можно детектировать либо обычным способом, располагая детектор под прямым углом к поверхности (на рис. 33.1, б-справа), либо по ходу основного пучка (рис. 33.1, г). Поскольку при детектировании по ходу основного пучка телесный угол излучения света мал по сравнению с регистрацией под прямым углом, первый способ, казалось бы, менее эффективен. Однако существует эффект усиления, и теория предсказывает, что для волновода из плавленого кварца, контактирующего с водной средой п , интенсивность флуоресценции по ходу основного пучка может быть в 50 раз выше, чем интенсивность флуоресцентного света, излученного под прямым углом к отражающей поверхности. Этот эффект - туннелирование флуоресцентного света обратно в волновод - подтвержден как теоретически, так и экспериментально [6, 26]. [c.522]

В работе [7] показано, что в ряде случаев значение пороговой энергии определяется топологией ППЭ, ориентационными условиями, а также влиянием квантовомеханических эффектов, наиболее ярко проявляющихся вблизи порога, например эффектом туннелирования. [c.117]

Главным преимуществом СТМ является возможность получать изображения реальной поверхности с пространственным разрешением на уровне атомов и разрешением по глубине в субангстремном диапазоне. В физической основе метода лежит эффект туннелирования электронов, который рассматривает определенную вероятность прохождения электрона через энергетический барьер, когда его кинетическая энергия меньше высоты барьера. [c.370]

Воспользуемся представлением об узельной потенциальной яме типа изображенной на рис. 65. Пренебрегая слабым квантовым туннелированием, рассмотрим дефектон локализованным в одной из таких ям. Поскольку эта яма достаточно глубокая, то в ней будет существовать некоторое конечное число дискретных уровней энергии дефектона е (л = 1, 2, 3,. ..), где e +i — е /гщ. В силу трансляционной симметрии кристалла подобные же уровни энергии должны существовать в других узельных ямах (рис. 70). Включение эффекта туннелирования создает на всех системах резонансных уровней узкие энергетические зоны, внутри которых энергия свободного движения дефектона зависит от квазиволнового вектора к и определяется выражением типа (10.1). Квантовое явление над-барьерного отражения в периодической структуре обусловливает появление также некоторых энергетических полос дефектона в области классического непрерывного neKtpa энергий (одна из таких полос отмечена на рис. 70 буквой S). При Т — О квантовое туннелирование происходит на основном уровне, и в силу зонного характера движения дефектона время туннелирования i a/v й/Ае. [c.200]

Фаулер и Нордгейм, опираясь на эффект туннелирования, объяснили основные черты холодной электронной эмиссии при воздействии сильного внешнего электрического поля — [c.336]

Ранее было показано существование безбарьерных электродных процессов, в частности безбарьерного разряда иона водорода, для которого энергия активации равна теплоте элементарного акта и коэффициент переноса а = 1 (об основных особенностях безбарьерных процессов см. обзор [1]). В модели растяжения связи безбарьерньш процесс — это отсутствие барьера на пути движения протона и, следовательно, отсутствие эффекта туннелирования. Таким образом, в этой модели для безбарь-ерного разряда трансмиссионный коэффициент х должен быть равен единице, тогда как для обычного разряда х< 1. В квантово-механической модели безбарьерным является энергетический профиль вдоль координаты растворителя, барьер же по координате протона сохраняется. Таким образом, эта теория приводит к выводу о близких по порядку значениях х<1 как для безбарьерного, так и для обычного разряда. [c.13]

Фаулер и Нордгейм (см. [30, 31]), опираясь на эффект туннелирования объяснили основные черты холодной электронной эмиссии при воздействии сильного внешнего электрического поля — явления, которое оставалось [c.79]

В теории абсолютных скоростей реакций имеется возможность [377] вводить поправку на квантовомеханияе-ский эффект туннелирования. В литературе приведены выражения для вероятности туннелирования в случае одномерных барьеров разного вида [378—380]. Часто используемая поправка по Вигнеру [379] предполагает параболическую форму потенциального барьера [c.93]

Величина Еа характеризует средний избыток энергии реагирующих систем. Для рассмотренных систем он составляет, как показывает табл. 26, 81—95% от высоты истинного барьера Из этого следует, что учет эффекта туннелирования обычно не приводит к существенному изменению молекулярной картины реакции переноса протона при нормальных температурах. Например, остаются справедливыми выводы о механизме реакций, вытекающие из полуколичественной теории изотопного эффекта водорода, поскольку можно утверждать, что большой изотопный эффект подразумевает значительное ослабление начальной связи водорода в переходном состоянии. Можно также показать [81, 82], что даже при больших туннельных поправках обычное брёнстедовское соотношение между константами скоростей и равновесия будет выполняться в значительном интервале свободных энергий. Несомненно, что туннелирование необходимо учитывать в любой количественной теории изотопных эффектов водорода. Это в особенности относится к тем случаям, когда рассматривают энергии [c.334]

Можно было бы думать, что наблюдаемые отклонения от соотношения Свэна [формула (166)], которое было получено в рамках полуклассической модели, объясняются эффектом туннелирования. Однако количественный анализ показывает [16, 29], что соотношение Свэна не является эффективным инструментом для обнаружения туннелирования, хотя при большой туннельной поправке показатель степени г в выражении к кРу должен быть -меньше значения 1,442. Из1вестна только одна реакция переноса протона, для которой величина г имеет довольно низкое значение, равное 1,12, — это реакция между ацетоном и гидроксил-ионами [83]. [c.335]

Следует заметить, что экспериментальное значение Лн/" А Д я реакции инициирования равно 11,6, т. е. ненамного превышает единицу, хотя эффект туннелирования здесь вел ик. Частично это несоответствие может быть связано с экопериментальной ошибкой в определении т1редэкспоненты. Следует, однако, подчеркнуть, что критерий Ад/Лд 1 [а также д — [c.337]

Спектроскопия неупругого электронного туннелирования (СНЭТ) — новый перспективный метод исследования колебательных спектров адсорбированных на твердой поверхности органических веществ [1, 2]. Он основан на использовании квантового эффекта туннелирования электронов через тонкий изолирующий слой, помещенный между двумя металлическими пленками. Для оптимального разрешения изолирующий слой должен иметь толщину примерно 2 — 3 нм (20 — 30 А), при этом он может состоять из двух частей подложки из окисла какого-нибудь металла и нанесенного на нее монослоя или субмонослоя исследуемого органического вещества. К изолирующему слою прикладывается небольшая разность потенциалов, и регистрируются колебательные спектры компонентов слоя, определяемые энергетическими потерями при туннелировании электронов. Обычно результаты получают в виде второй производной туннельного тока 1 как функции приложенного напряжения К так как при использовании именно таких координат спектр неупругого электронного туннелирования (НЭТ) аналогичен ИК-спектру. Расположение пиков в спектре [c.95]

Рассчитанное таким образом значение предэкспоненты составляет 10 al M , т. е. существенно больше найденного экспериментально. Это расхождение представляется логичным объяснить, хотя бы частично, существованием квантового эффекта — туннелирования хлора. [c.177]

Если пренебречь квантовыми эффектами туннелирования и надбарьерного отражения, то принимает только два значения ч р=0 при е >Утах и <7р=1 при е < тах. Нормировочная постоянная скачком изменяется в У2 [c.23]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология