Войти
Общая потенциальная яма. A потенциальная яма - это область, окружающая локальный минимум потенциальной энергии. Энергия, захваченная в потенциальной яме, не может преобразоваться в другой тип энергии (кинетическая энергия в случае гравитационной потенциальной ямы), потому что она улавливается в локальном минимуме потенциала Что ж. Следовательно, тело не может достичь глобального минимума потенциальной энергии, как это обычно происходит из-за энтропии.
Энергия может выделяться из потенциальной ямы, если в систему добавлено достаточно энергии, например что локальный максимум преодолен. В квантовой физике потенциальная энергия может выходить из потенциальной ямы без добавления энергии из-за вероятностных характеристик квантовых частиц ; в этих случаях можно представить себе частицу, которая проходит туннелем через стенки потенциальной ямы.
График двумерной функции потенциальной энергии - это поверхность потенциальной энергии, которую можно представить как поверхность Земли в ландшафте холмов и долин. Тогда потенциальная скважина будет долиной, окруженной со всех сторон более возвышенной местностью, которая, таким образом, может быть заполнена водой (например, озеро ) без утечки воды к другому, более низкому минимуму (например, уровень моря ).
В случае гравитации, область вокруг массы представляет собой гравитационную потенциальную яму, если плотность массы не настолько мала, что приливные силы от других масс больше, чем сила тяжести самого тела.
Потенциальный холм противоположен потенциальной яме и представляет собой область, окружающую локальный максимум.
Квантовое ограничение отвечает за увеличение разницы энергий между энергетическими состояниями и запрещенная зона - явление, тесно связанное с оптическими и электронными свойствами материалов. Квантовое ограничение может наблюдаться, если диаметр материала имеет ту же величину, что и длина волны де Бройля волновой функции электрона . Когда материалы настолько малы, их электронные и оптические свойства существенно отличаются от свойств массивных материалов.
Частица ведет себя так, как если бы она была свободной, когда ограничивающий размер велик по сравнению с длиной волны частицы. В этом состоянии ширина запрещенной зоны остается с исходной энергией из-за состояния непрерывной энергии. Однако по мере того, как ограничивающий размер уменьшается и достигает определенного предела, обычно в наномасштабе, энергетический спектр становится дискретным. В результате ширина запрещенной зоны становится зависимой от размера. В конечном итоге это приводит к синему смещению в световому излучению по мере уменьшения размера частиц.
В частности, эффект описывает явление, возникающее в результате сжатия электронов и электронных дыр до размера, приближающегося к критическому квантовому измерению, называемому экситон радиус Бора. В текущем приложении квантовая точка, такая как небольшая сфера, ограничивается в трех измерениях, квантовая проволока ограничивается в двух измерениях, а квантовая яма ограничивается только в одно измерение. Они также известны как нулевые, одномерные и двумерные потенциальные ямы соответственно. В этих случаях они относятся к числу измерений, в которых ограниченная частица может действовать как свободный носитель. См. внешние ссылки ниже, где приведены примеры применения в биотехнологии и технологии солнечных батарей.
На электронные и оптические свойства материалов влияют размер и форма. Хорошо зарекомендовавшие себя технические достижения, в том числе квантовые точки, были получены в результате манипулирования размером и исследований для их теоретического подтверждения эффекта квантового ограничения. Основная часть теории заключается в том, что поведение экситона напоминает поведение атома, поскольку его окружающее пространство сокращается. Довольно хорошее приближение поведения экситона - это трехмерная модель частицы в ящике. Решение этой проблемы обеспечивает единственную математическую связь между энергетическими состояниями и размерностью пространства. Уменьшение объема или размеров доступного пространства увеличивает энергию состояний. На диаграмме показано изменение уровня энергии электронов и запрещенной зоны между наноматериалом и его объемным состоянием.
Следующее уравнение показывает взаимосвязь между уровнем энергии и расстоянием между измерениями:
![E _ {{n_ {x}, n_ {y}, n_ {z}}} = { \ frac {\ hbar ^ {2} \ pi ^ {2}} {2m}} \ left [\ left ({\ frac {n_ {x}} {L_ {x}}} \ right) ^ {2} + \ left ({\ frac {n_ {y}} {L_ {y}}} \ right) ^ {2} + \ left ({\ frac {n_ {z}} {L_ {z}}} \ right) ^ {2} \ right]](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/cf75ae87451865b306158f067de13885bf5985ea)
Результаты исследований предлагают альтернативное объяснение сдвига свойств в наномасштабе. В объемной фазе поверхности, по-видимому, контролируют некоторые макроскопически наблюдаемые свойства. Однако в наночастицах поверхностные молекулы не подчиняются ожидаемой конфигурации в пространстве. В результате сильно меняется поверхностное натяжение.
В объяснении классической механики используется закон Юнга-Лапласа, чтобы предоставить доказательства того, как перепад давления увеличивается от масштаба к масштабу. Уравнение Юнга-Лапласа может дать представление об исследовании масштаба сил, приложенных к поверхностным молекулам:
В предположении сферической формы 
