Туннелирование электрона

Хотя автоионная микроскопия позволяет эффективно наблюдать расположение атомов поверхности и отдельных адсорбированных атомов и их перемещение, определять энергетические свойства поверхности этим методом не представляется возможным. В этом отношении автоионная микроскопия уступает автоэлектронной. Основное уравнение автоэлектронной эмиссии, выведенное Фаулером и Нордхеймом [118], описывает влияние приложенного поля на скорость эмиссии электронов. На рис. У-23 приведена упрощенная схема эмиссии электронов поверхностью металла. В отсутствие поля энергетический барьер, соответствующий работе выхода Ф, предотвращает утечку электронов нз зоны Ферми. При наложении поля высота этого барьера уменьшается пропорционально расстоянию и составляет Ф—V, где У=хР (Р — напряженность поля, В/см). Теперь становится возможным квантово-механический процесс туннелирования электронов. Если электрон находится в ящике с конечной высотой потенциального барьера, вероятность туннельного выхода такого электрона из ящика Р составляет [c.234]

При более строгом подходе к определению х сопоставляют время т , в течение которого возможно туннелирование электрона (оно зависит от скорости перемещения уровней электрона в начальном и конечном термах), со временем, необходимым для туннелирования электрона т. е. т = где — частота колебаний электрона и у — фактор Гамова. Если Тд т , то и = 1. Такие реакции называются адиабатическими. Если же т , то х 1 (неадиабатические реакции). Для неадиабатических реакций общая вероятность перехода системы из начального состояния в конечное может быть рассчитана по формуле [c.306]

При ионизации полем образуются ионы [М]" , а иногда и ионы [М + Н]". Степень фрагментации ионов [М]" и [М -к Н]" обычно ниже, чем при ЭУ, поскольку в процессе туннелирования электрона молекулярный ион не переходит в высоковозбужденное состояние и не содержит достаточно энергии для интенсивной фрагментации. Изменение характера масс-спектра при переходе от ЭУ к полевой ионизации показано на примере лейцина (рис. 2.5,а и рис. 2.8,а). [c.29]

Туннельный механизм роста оксидных пленок. Кроме перемещения собственно ионов при росте оксида замедленной стадией процесса может быть туннелирование электронов через оксид. Это явление наблюдается для оксидных пленок, по толщине не превышающих 4 нм. Механизм нарастания оксида следующий происходит замедленное туннелирование электрона через оксид от границы оксид—раствор к металлу, а затем быстрое перемещение ионов кислорода или металла через пленку с образованием но- [c.276]

Мостиковая модель (Амис). Два иона А и В разделены мостиком , которым служат молекула воды, ион водорода и т. д. Эти ионы и мостик образуют область, имеющую форму капсулы. Внутри такой капсулы — полное диэлектрическое насыщение. Термодинамический потенциал перестройки отражает электронную перестройку участвующих в реакции частиц. Перенос электрона происходит в две стадии сначала электрон перескакивает с иона А на мости-ковый ион, а затем с мостикового иона на ион В. Перенос происходит путем туннелирования электрона. Константа скорости реакции определяется суммарным трансмиссионным коэффициентом X, кулоновским отталкиванием одноименных зарядов и изменением термодинамического потенциала, связанного с электронной перестройкой [c.107]

Существует, однако, тип процессов, для которых не требуется непосредственный контакт между партнерами и достаточно эффективный при низких температурах. Имеется в виду туннелирование, имеющее наибольшую важность для переноса электрона. Теоретические оценки показывают, что за время жизни синглетного возбужденного состояния возможно туннелирование электрона на расстояние до 10 А. [c.203]

Ионы генерируются в результате различных процессов. Вследствие высокой локальной напряженности поля может происходить туннелирование электронов из образца к эмиттеру и десорбция образовавшихся катион-радикалов. Можно определить либо эти ионы, либо продукт их реакций с другими ионами (ион-молекулярные реакции с образованием протонированных молекул). Образовавшиеся ионы можно непосредственно извлечь из конденсированной фазы в результате воздействия локального поля. [c.274]

Используемый в этом случае ионный источник по принципу действия и конструкции близок к источнику, применяемому в полевой ионизации (см. рис. 2.7). Принципиальным отличием является только то, что вещество наносится непосредственно на анод (эмиттер), часто подогреваемый. Ионизация молекул происходит на поверхности эмиттера за счет туннелирования электронов, а образовавшиеся ионы десорбируются благодаря отталкиванию их одноименно заряженным анодом. В тех случаях, когда ионы особенно прочно связаны с эмиттером, через последний пропускается ток. [c.30]

Туннелирование электрона зависит от соотношения между разностью электронных уровней (см. рис. 13.11) и величиной резонансного расщепления [c.442]

Изменение свободной энергии протона при туннелировании электрона из 1 во 11 равно [c.479]

Такое поведение, конечно, не является неожиданным. Каждый адсорбированный атом ксенона индивидуально образует эффективный диполь, положительный конец которого направлен от поверхности наружу. Наложение поля, необходимого для туннелирования электронов, повышает потенциальную энергию ориентированного таким образом диполя. В результате адсорбированный слой преобразуется, причем подобная перегруппировка должна быть значительной только для таких адсорбированных частиц, которые находятся в равновесии с газом, так как для них небольшое изменение свободной энергии уже приводит к смещению равновесия. [c.196]

Электронная эмиссия — испускание электронов телами под влиянием внешних воздействий нагревания, потока фотонов, электронов, ионов или сильного электрического поля. В зависимости от характера внешнего воздействия различают соответственно термоэлектронную, фотоэлектронную, вторичную электронную, ионно-электронную и автоэлектронную эмиссии. Во всех видах эмиссии, кроме автоэлектронной, роль внешних воздействий сводится к увеличению энергии части электронов или отдельных электронов тела до значения, позволяющего преодолеть потенциальный порог на границе тела, с последующим выходом в вакуум или в другую среду. В случае автоэлектронной эмиссии внешнее электрическое поле превращает потенциальный порог на границе тела в барьер конечной ширины и уменьшает его высоту относительно высоты первоначального порога, вследствие чего становится возможным квантовомеханическое туннелирование электронов сквозь барьер. При этом эмиссия происходит без затраты энергии электрическим полем, чем и обусловлено название этого вида эмиссии. [c.444]

Импульсный радиолиз возник в радиационной химии, которая изучает химические и физико-химические превращения веществ под действием ионизирующего излучения. Его широко применяют для выяснения механизма радиолитических превращений, где с его помощью достигнуты крупные успехи установлено образование сольватированных электронов (ег) при радиолизе жидкостей, экспериментально обнаружено наличие шпор в облученных воде и этаноле, определены времена сольватации электронов в ряде жидкостей, идентифицированы другие первичные продукты радиолиза многих систем, исследована их реакционная способность и т. д. Кроме того, импульсный радиолиз часто используют для решения различных общехимических проблем. Этим методом получают и исследуют сольватированные электроны, неорганические и органические свободные радикалы, анион- и катион-радикалы, ионы металлов в необычных состояниях окисления, возбужденные молекулы и атомы, карбанионы и карбокатионы, ионные пары. Его применяют для изучения многих свойств указанных короткоживущих частиц реакционной способности, оптических спектров поглощения, коэффициентов диффузии, величин рК электролитической диссоциации и т. п. Нередко он находит применение для исследования особенностей химических и физико-химических процессов кинетики быстрых реакций, туннелирования электронов, переноса протонов, передачи энергии возбуждения, химической поляризации электронов и других. [c.123]

Видно, что фоновая вольтамперная кривая (1 М КС1) имеет прямолинейный вид (омическая поляризация) и может определяться в основном упругим туннелированием электронов. Процессы взаимодействия ионов меди [c.337]

Видно, что фоновая вольтамперная кривая (1М КС1) имеет прямолинейный вид (омическая поляризация) и может определяться в основном упругим туннелированием электронов. Процессы взаимодействия ионов меди и кадмия с электроном вызывают резкое увеличение тока при потенциалах порядка 0,24 В и 0,63 В соответственно. [c.82]

В настоящее время в химической кинетике все более четко прослеживается переход от традиционных исследований реакций в газовой и жидкой фазах к изучению реакций в твердых телах и при низких температурах. Низкие температуры открывают перед исследователями уникальные возможности по изучению кинетики и механизма химических реакций с участием малостабильных активных частиц, процессов, туннелирования электрона и протона. [c.6]

Возможность туннелирования электронов из межмолекулярных ловушек к молекулам акцептора рассматривается также в работах [259—266]. [c.64]

Представления, аналогичные тем, которые лежат в основе гидра-тационной теории Писаржевского — Изгарышева, были использованы впоследствии в работах других авторов. Так, Герни (1931), рассматривая электродное равновеср.е, применил кинетический метод Батлера и впервые учел возможность туннелирования электронов из металла на ион в растворе. (Сделав некоторые упрощающие допущения о механизме перехода заряда на границе металл — раствор, Герни получил следующее уравнение для равновесного электродного потенциала металла М [c.223]

Однако в кажущемся противоречии с этим механизмом действия ПАОВ пересечение i, -кривых восстановления аниона ЗгОв в растворах камфары и оксигомоадамантана наблюдается при потенциале нулевого заряда, отвечающем чистой поверхности ртути, а не покрытой адсорбированным монослоем ПАОВ (см. рис. 5.16). Этот результат можно объяснить туннелированием электрона к реагирующей частице через поры в адсорбционном слое, которые заполнены молекулами воды, причем реагирующая частица в поры не проникает, а находится против них с внешней стороны монослоя. В этом случае перенос электрона не требует затраты работы, связанной с изменением электрического поля у электрода за счет адсорбции дипольных молекул ПАОВ, и ток не чувствителен к сдвигу потенциала нулевого заряда. В рамках этого механизма находит объяснение и вытекающая из уравнения (5.44) зависимость скорости разряда при почти полном заполнении поверхности электрода ПАОВ от (I—0), т. е. от числа пор в адсорбционном слое. В самом деле, с увеличением концентрации ПАОВ в растворе число пор сокращается и пропорционально уменьшается ток, обусловленный переносом через них электронов. [c.185]

П роводимость диэлектрических пленок. Согласно зонной структуре твердых тел (см. гл. V), для диэлектрика характерно наличие полностью заполненной валентной зоны, отделенной от пустой зоны проводимости энергетическим промежутком в несколько электрон-вольт (запрещенной зоны). Ни в заполненной, ни в пустой зонах не может быть проводимости, если в диэлектрик не внести дополнительных носителей. Носители можно либо генерировать внутри диэлектрика, либо инжектировать в него из металлического электрода. Различные процессы [3], определяющие прохождение тока сквозь помещенный между двумя электродами диэлектрик (такая структура называется туннельным переходом), схематически показаны на рис. (196, а—д). Простейший механизм — это непосредственное квантовомеханическое туннелирование электронов из одного элертрода в другой (рис. 196, а). Носители можно инжектировать в зону проводи- [c.493]

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]

Окислительно-восстановительные реакции часто протекают путем туннельного переноса электрона. Представление о туннельном механизме переноса частицы было впервые сформулировано Г.Гамовьш (1928 г.). Модель окислительно-восстановительной реакции между иона.ми как результат туннелирования электрона была сформулирована Б.Зволинским, P.A.Маркусом и Г.Эйрингом в 1955 г. на основе теории абсолютных скоростей. Представления Гамова о туннелировании были использованы Дж.Вейсом при анализе процесса переноса электрона от иона к иону (1954 г.). Р.А.Маркус (1956 г.) рассмотрел реакцию обмена электроном для случая, когда перекрывание электронных орбиталей двух реагентов в активированном комплексе очень мало. Современная квантовая химия реакций переноса электрона развита в работах Р.Р.Догонадзе, А.М.Кузнецова отдельные вопросы этой проблемы рассмотрены в работах А.А.Овчинникова, В.А.Бен-дерского, В.Л.Гольданского, К.И.Замараева, Р.А.Маркуса, Э.Д.Германа, В.М.Бердникова, Л.Д.Зусман. [c.307]

В кинетике электропно-конформационных переходов можно выделить четыре процесса 1) колебания электрона внутри ямы с частотами порядка 10 с 2) колебания атомов с частотами порядка кТ1к 10 с и с амплитудами 10 —10 нм частоты упругих колебаний белковой глобулы порядка 10 —10 с 3) туннелирование электрона, т 10 —10 с, расстояния [c.443]

Дальнейшее понижение уровня во // и повышение в / происходят в результате копформациоппых изменений, имеющих характер релаксации к новому равновесному состоянию, отвечающему новому распределению зарядов. После этого происходят обратное туннелирование электрона из 11 на нижний уровень /, новая поляризация обеих ям и конформационная релаксация к исходному состоянию. Цикл завершается. Условия резонанса, необходимые для туннелирования, обеспечиваются поляризацией и кон-формациопными переходами. [c.479]

В веществах с молекулярной кристал 1И №ской решеткой возможен также туннельный механизм переноса тока, основанный иа квантовомеханическом эффекте просачивания (туннелирования) электронов сквозь энергетические барьеры. Такой механизм вероятен в случае высоких, цо достаточно узких. межчоле-кулярпых энергетических барьеров. [c.300]

Согласно [75, 76], интеграл в (41) имеет максимум при = л, т. е. основной вклад в ток разряда вносят туннельные переходы электронов с уровней, расположенных вблизи уровня Ферми. Хотя проведенный Бокрисом с сотр. расчет туннельного фактора выходит за рамки теории активированного комплекса, модель этих авторов весьма близка к модели Хориучи — Поляни, поскольку туннелирование электрона происходит тогда, когда вследствие медленного растяжения связи Н+—ОН2 и изменения сольватной оболочки создается конфигурация ядер, отвечающая резонансу уровня Ферми с незаполненным электронным уровнем иона. [c.224]

Расчет % Е) на основе общей теории туннелирования электронов из металла [112] проведен в [72]. В модели изотропного элек- [c.235]

Существует два объяснения механизма переноса электрона от занимаемого им места в растворителе на орбиталь растворенного вещества. Первый — классический механизм—предполагает перекрывание электронных орбиталей молекулы растворенного вещества с орбиталями и последующий быстрый перенос электрона. Второй механизм — неклассическое туннелирование электрона через потенциальный барьер, разделяющий гидратированное состояние электрона и состояние электрона, внедренного в молекулу акцептора. Этот механизм включает в себя электронную по-ляризащшз молекулы акцептора, происходящую одновременно с электронным переносом и не требует внутримолекулярного перемещен атомов до момента электронного переноса. [c.176]

Анализ уравнения (15.14) показывает, что при высоких перенапряжениях реакции выделения водорода существенное влияние на величину тока оказывает слагаемое, связанное с подбарьерным проникновением (туннелированием) электрона за пределы поверхности металла. Представление о туннелировании частиц возникло почти одновременно с квантовой механикой. Поскольку электрон описывается волновой функцией, он может проникать в классически запрещенную область, т. е. туннелировать через достаточно тонкий потенциальный барьер без какого-либо реального туннеля . Другими словами, согласно квантовой механике электрон проходит через барьер, не имея достаточно энергии для того, чтобы преодолеть его. [c.336]

Поскольку эмиссия в поле является квантовомеханическим явлением, включающим туннелирование электронов через потенциальный барьер, работа выхода, измеряемая методом электронного проектора, зависит как от формы, так и от высоты барьера. Таким образом, результаты измерения работы выхода методом электронного проектора могут значительно отличаться от результатов измерений методом контактного потенциала или методом термоиопной эмиссии, которые не зависят от формы барьера. [c.181]

На рис. IV. 8 показаны два минумума адиабатического потенциала и соответствующие им равновесные конфигурации молекулы NH3, отличающиеся друг от друга операцией инверсии. Под влиянием туннелирования электронно-колебательные уровни расщепляются, причем величина расщепления характеризует частоту туннелирования. [c.111]

Предположим, что огеровские явления могут оказаться важными для электрохимии. Современное определение [165а] нейтрализации иона за счет туннелирования электрона на границе раздела металл — жидкость заключается в том, что взаимодействие поверхность— ион должно протекать до такого состояния, при котором может происходить переход электрона между уровнями с одинаковой энергией в металле и в ионе. Механизм Огера избегает эту необходимость, поэтому, возможно, что огеровскую нейтрализацию ионов следует применять в электрохимии в качестве альтернативного механизма. [c.169]

Картину туннельного проникновения позитрония в чистом виде можно будет, по-видимому, наблюдать лишь в газофазных реакциях, в водных же растворах атомы позитрония гидратированы, хотя и с небольшой энергией гидратации. Это обстоятельство, однако, не помешало провести с помощью позитрония интересные эксперименты в водных растворах, ответившие на вопрос большой общей принципиальной значимости — имеет ли место дальнее туннелирование электронов от восстановителей к окислителям при жидкофазных окислительно-восстановительных реакциях. [c.69]