Туннельный эффект квантово-механический

Туннелирование (туннельный эффект) - превращение реагентов в продукты, когда система не обладает энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера. Такое превращение связано с квантово-механическими свойствами электронов и ядер. Туннелирование запрещено законами классической механики. Его вероятность тем выше, чем меньше масса частицы легче всего туннелирует электрон. Туннельные эффекты проявляются при низких температурах, когда существенно снижается скорость реакции, связанная с преодолением потенциального барьера. [c.25]

Механизм, который предложили Кабрера и Мотт (]949 г.), исходит и из существования на металле образовавшейся в процессе хемосорбции кислорода пленки, в которой ионы и электроны движутся независимо друг от друга. При низких температурах диффузия ионов через пленку затруднена, в то время как электроны могут проходить через тонкий еще слой окисла либо благодаря термоионной эмиссии, либо, что более вероятно, вследствие туннельного эффекта (квантово-механического процесса, при котором для электронов с максимальной энергией, меньшей, чем это требуется для преодоления барьера, все же характерна конечная вероятность того, что они преодолеют этот барьер, т. е. пленку), обусловливающего высокую проводимость окисной пленки при низких температурах. При этом на поверхности раздела металл— окисел образуются катионы, и на поверхности раздела окисел— газ—анионы кислорода (или другого окислителя). Таким образом, внутри окисной пленки создается сильное электрическое поле, благодаря которому главным образом ионы и проникают через пленку, скорость роста которой определяется более медленным, т. е. более заторможенным, процессом. [c.48]

В твердых телах резонансные линии уширены вследствие взаимодействия между ядрами (диполь-дипольная и электрическая квадрупольная связи и др.) и взаимодействия ядерной системы с ее окружением. При повышении температуры интенсивность движения молекул твердого тела растет и уменьшается ширина линии за счет усреднения локальных полей. Для газов и жидкостей, где происходит довольно быстрое движение молекул, ширина линии сильно уменьшается. Вообще следует иметь в виду, что заторможенное и свободное вращение молекул и групп в молекулах, либрация, квантово-механический туннельный эффект, самодиффузия и другие формы движения способствуют сужению резонансной линии. [c.210]

Модели частицы в потенциальном ящике применяются не только для предсказания спектральных свойств Например, радиоактивный распад удается описать с использованием модели частицы в потенциальном ящике со стенками конечной толщины При этом процесс распада рассматривается как проявление квантово-механического эффекта туннельного или подбарьерного прохождения Туннельный эффект является специфическим лишь для волновой теории и не имеет аналога в классической механике На основе туннельного эффекта можно объяснить холодную эмиссию, т е вырывание электронов из металла под действием электрического поля, а также возникновение контактной разности потенциалов — явления, открытого еще Вольтом [c.24]

В предыдущем разделе мы видели, что когда скорость окисления определяется переносом вещества через окисел, то после достижения слоем окисла определенной толщины X, значительно превышающей толщины Хр иЯ,х областей пространственного заряда на двух поверхностях раздела, дальнейший рост будет происходить по параболическому закону. На более ранних стадиях образования этого слоя, когда толщина X сравнима с А,(, или Ах, С < > в уравнении (32) зависит от X и следует ожидать отклонений от параболического закона. Мотт [29—31 ] первый указал, что электроны металла легко проникают через тонкий окисный слой (либо благодаря квантово-механическому туннельному эффекту, либо путем термоионной эмиссии) и реагируют с кислородом, образуя адсорбированные ионы кислорода. При толщине слоя окисла, малой по сравнению с и А.Х, в нем не могут установиться пространственные заряды, достаточные для компенсации заряда, связанного с адсорбированными ионами кислорода. Поэтому в тонком слое окисла устанавливается сильное электрическое поле, которое будет увеличивать миграцию положительных ионов через окисел. Очевидно, что из-за этого механизм роста тонких слоев окисла может существенно отличаться от рассматриваемого в теории Вагнера. [c.468]

Переход протона через энергетический барьер рассматривался многими авторами, и одно время предполагалось, что исключительная подвижность водородного иона обязана частично квантово-механическому просачиванию, т. е. туннельному эффекту через узкий барьер [ ]. Если бы это было так, то подвижность иона ВдО+ должна быть значительно меньше, чем подвижность иона Н3О+, так как туннельный эффект в первом случае должен быть значительно меньше. В действительности же подвижность иона ВдО+ также аномально велика, хотя не в такой степени, как для соответствующего водородного иона. Следует думать, что энергетический барьер сравнительно невысок, и проблему можно решать, пренебрегая квантово-механическим просачиванием. [c.535]

Квантово-механическая теория туннельного эффекта была впервые применена к холодной эмиссии электронов Фаулером и Нордгеймом [2]. Здесь приводятся лишь упрощенные доказательства полученного ими уравнения, а не его строгий вывод. На рис. 1 приведены кривые потенциальной энергии электронов в металле и в прилегающем эвакуированном пространстве в присутствии и в отсутствие внешних электрических полей. Отметим, [c.104]

В физике хорошо известна полупроводниковая модель миграции электрона на большие межмолекулярные расстояния по зоне проводимости в кристаллической решетке. В этой модели молекулы D ъ А могут занимать уровни соответственно донорной и акцепторной примесей. Несмотря на привлекательность, полупроводниковая концепция не получила подтверждения в биологических системах. Существующие модификации полупроводниковой модели будут рассмотрены ниже (см. 6 гл. XHI). В настоящее время наибольшее внимание в этой области привлекает к себе концепция туннельного транспорта электрона между отдельными белковыми молекулами-переносчиками, отделенными друг от друга энергетическими барьерами. туннельный перенос происходит в условиях, когда значение энергии электрона меньше высоты энергетического барьера между молекулами D ъ А. Этот эффект имеет чисто квантово-механическую природу. Одной из характеристик туннельного переноса является его осуществление при расстояниях между донором и акцептором порядка 0,5 нм. [c.373]

В молекуле А. атомы Н могут иметь два равновесных положения в пара.ллельных плоскостях (по обе стороны от атома N). Соответствующий переход, т. н. инверсия мо.лекулы А., де.т1ается возможным благодаря квантово-механическому туннельному эффекту, причем время нере> ода порядка 10 и сек. Поэтому стационарное состояние молекулы А, представляет собой суперпозицию двух ух азанпых состояний с равными весами. Нпверсия всех трех атомов водорода пе препятствует, однако, ориентации молеку.лы в [c.99]

В молекуле А. атомы Н могут иметь два равновесных положения в параллельных плоскостях от атома N). Соответствующий переход, т. н. инверсия молекулы А., делается возможным благодаря квантово-механическому туннельному эффекту, причем время перехода порядка 10 И сек. Поэтому стационарное состояние молекулы А, представляет собой суперпозицию двух указанных состояний с равными весами. Инверсия всех трех атомов водорода не препятствует, однако, ориентации молекулы в электрич. поле при измерении дипольного момента. Связи N — Н полярпы пары электронов, связывающие между собой эти атомы, несколько сдвинуты к атому азота. Динольный момент молекулы А., равный 1,43л, со.здается в основном все же не полярностью связей, а тем, что гибридная орбита, на к-рой находится неразделенная пара электронов атома N, вытянута в сторону от ядра к вершине тетраэдра, не занятой атомами водорода. Поляризуемость молекулы А. равна 22,6. 10 см . Благодаря отсутствию неспаренных электронов А, диамагнитен. [c.99]