يصف تأثير الحجم الكمي الظاهرة التي تتغير فيها الخصائص الإلكترونية والبصرية لمادة ما عندما يقترب حجمها من مقياس النانو. عندما تصبح أبعاد المادة مماثلة لطول موجة دي برولي للإلكترون، يحدث انحصار كمي. ويؤدي ذلك إلى تكميم مستويات طاقة الإلكترون، مما يؤدي إلى فجوة نطاق تعتمد على الحجم، [latex]E_g(R) \approx E_{g,\b\u\lk} + \\frac{\frac{\hbar^2\pi^2\pi^2}{2R^2}(\frac{{1}{m_e^*}+ \frac{1}{m_h^*})[/latex].
The Quantum Size Effect is a direct consequence of quantum الميكانيكا وهو أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل المواد النانوية تُظهر سلوكيات فريدة من نوعها. في أشباه الموصلات السائبة، تكون مستويات الطاقة للإلكترونات والفجوات متقاربة جداً بحيث تشكل نطاقات متصلة: نطاق تكافؤ ونطاق توصيل، تفصل بينهما فجوة نطاق طاقة، [latex]E_g[/latex]. ومع ذلك، عندما يتقلص شبه الموصِّل إلى بلورة نانوية (أ quantum dot), its dimensions become comparable to the exciton Bohr radius (the natural separation distance between an electron-hole pair).
هذا الحبس المكاني يجبر الإلكترونات والثقوب على وضع الإلكترونات والثقوب في حجم أصغر بكثير، وهو ما يجعلها تتصرف فعليًا مثل "جسيم في صندوق". ووفقًا لميكانيكا الكم، فإن هذا الحبس يجزئ نطاقات الطاقة المستمرة إلى مستويات طاقة منفصلة ومكمَّمة. ويزداد فصل الطاقة بين هذه المستويات مع تناقص حجم البلورة النانوية. وبالتالي، تتسع فجوة النطاق الفعال للمادة. وتوفر معادلة بروس تقريبًا من الدرجة الأولى لفجوة النطاق الجديدة، [latex]TE_g(R)[/latex]، لبلورة نانوية كروية نصف قطرها R، حيث [latex]m_e^*[/latex] و[latex]m_h^*[/latex] هما الكتلتان الفعالتان للإلكترون والثقب على التوالي. إن فجوة النطاق القابلة للضبط بالحجم هذه هي مفتاح الخصائص البصرية الفريدة للنقاط الكمومية. عندما يُثار إلكترون ثم يرتاح عائداً إلى حالته الأرضية، فإنه يبعث فوتوناً بطاقة تناظر فجوة النطاق. ونظراً لأن فجوة النطاق تعتمد على الحجم، فإن النقاط الأصغر حجماً تبعث ضوءاً ذا طاقة أعلى (أكثر زرقة)، بينما تبعث النقاط الأكبر حجماً ضوءاً أقل طاقة (أكثر احمراراً)، مما يسمح بضبط اللون بدقة من خلال التحكم في حجم الجسيمات أثناء التركيب.
متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مشروع، هندسة العمليات أو مدير البحث والتطوير
متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم مقابل التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، التصنيع المرن، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود من Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية
احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه
أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<
(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم تقديم تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)
الاختراع والابتكار والمبادئ التقنية ذات الصلة
{{العنوان}}
{% إذا كان المقتطف %}{{ مقتطفات | truncatewords: 55 }}
{% endif %}
