Tunelski efekt

Refleksija i tunelovanje talasnog paketa elektrona na potencijalnoj barijeri. Dio talasnog paketa prolazi kroz barijeru kroz koju, prema zakonima klasične fizike, to ne bi bilo moguće. (Treba obratiti pažnju na desnu polovinu slike - tunelovani dio paketa vrlo je blijed i jedva se vidi.)

Tunelski efekt ili tunelovanje pojava je u kojoj atomska čestica može savladati konačnu potencijalnu barijeru čak i kada je njena energija niža od visine (energije) barijere. Prema klasičnoj fizici, to bi bilo nemoguće, međutim, prema zakonima kvantne mehanike, to je moguće. Naprimjer, alfa-raspad se objašnjava preko tunelskog efekta kao prodiranje alfa čestice kroz potencijalnu barijeru nuklearnih sila. Tunelski efekt našao je tehničku primjenu u skenirajućem tunelskom mikroskopu.

Prvi ga je eksperimentalno opazio Robert Williams Wood 1897. posmatrajući kretanje elektrona u emisionom polju, ali ga nije uspio protumačiti. Istraživači u području radioaktivnog raspada još 1899. izražavali su nejasne sumnje u vezi s mogućnošću da se raspad događa zbog tunelskog efekta, što je teorijski opisao tek George Gamow 1929. nakon prethodnih otkrića Rutherforda i saradnika da je alfa čestica zapravo jezgro helija. Mada se otkriće ovog efekta pripisuje Gamowu (koji ga je tako i nazvao), prvi teorijski opis dao je 1926/27. Friedrich Hund za opisivanje izomerije kod molekula.

Friedrich Hund

Literatura

• Robert Williams Wood: A new form of Cathode Discharge and the Production of X-Rays, together with some Notes on Diffraction, Phys. Rev. 5, 1 (1897)
• George Gamow: Zur Quantentheorie des Atomkernes, Z. Phys. 51, 204 (1928)
• Ronald W. Gurney und Edward U. Condon: Wave Mechanics and Radioactive Disintegration, Nature 122, 439 (1928)
• R. Holm: The Electric Tunnel Effect across Thin Insulator Films in Contact, J. Appl. Phys. 22, 569 (1951)
• J. C. Fisher und Ivar Giaever: Tunneling Through Thin Insulating Layers, J. Appl. Phys. 32, 172 (1961)
• Brian D. Josephson: Possible New Effects in Superconducting Tunneling, Phys. Lett. 1, 251 (1962)
• Philip W. Anderson, J. M. Rowell und D. E. Thomas: Image of the Phonon Spectroscopy in the Tunneling Characteristic between Superconductors, Phys. Rev. Lett. 10, 334 (1963)
• Sidney Shapiro: Josephson Current in Superconducting Tunneling: The Effect of Microwaves and other Observations, Phys. Rev. Lett. 11, 80 (1963)
• Gerd Binnig, Heinrich Rohrer, C. Gerber und E. Weibel: Tunneling through a Controllable Vacuum Gap, Appl. Phys. Lett. 40, 178 (1982)
• Dilip K.Roy: Quantum mechanical tunnelling and its applications. World Scientific, Singapore 1986, ISBN 9971-5-0024-8
• Shin Takagi: Macroscopic quantum tunneling. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2002, ISBN 0-521-80002-1
• Joachim Ankerhold: Quantum tunneling in complex systems - the semiclassical approach. Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-68074-1

Vanjski linkovi

• http://molecularmodelingbasics.blogspot.com/2009/09/tunneling-and-stm.html