La Compréhension du transport des électrons en nanostructures et molécules biologiques est essentielle aux propriétés de compréhension telles que la conductivité électrique ou le comportement biochimique des molécules. Cependant, la détermination si les électrons se comportent selon les lois classiques du mouvement ou du régime mécanique de tranche de temps au nanoscale est provocante parce que beaucoup de nanostructures tombent dans une zone grise entre les deux régimes. Les Chercheurs de l'Institut Avancé par RIKEN de la Science dans Wako, avec des collègues d'Allemagne et Taïwan, ont maintenant conçu un ensemble d'équations mathématiques qui peuvent discerner classique du comportement mécanique de tranche de temps des électrons dans les nanostructures.
Sur une échelle macroscopique, les objectifs suivent les lois du mouvement classiques. Les billes de Golf ou de billard, par exemple, suivront les chemins exacts et prévisibles. Sur une échelle microscopique, les objectifs tels que des électrons déménagent selon les lois de la mécanique quantique, où les procédés se produisent d'une façon probabiliste. La Mesure des propriétés des systèmes mécaniques de tranche de temps, cependant, est provocante.
« Dans des systèmes microscopiques, il est très difficile d'exécuter des mesures idéales sans toucher au système, » explique Neill Lambert de l'équipe de recherche. Par conséquent, les mesures sur les systèmes mécaniques de tranche de temps sont difficiles à discerner des mesures invasives sur les systèmes classiques, indiquent Franco Nori de RIKEN et de l'Université du Michigan, qui ont abouti l'équipe de recherche. « Il est important d'être confiant que les résultats expérimentaux ne proviennent pas d'un effet classique, donnant une impression trompeuse du comportement de tranche de temps. »
Comme système modèle, les chercheurs ont choisi le transport des électrons par vanishingly des petits morceaux de substance connus sous le nom de points de tranche de temps. « Même la mesure de réussir actuel par un point de tranche de temps représente une mesure invasive du système, » des notes de Lambert. Pour recenser des effets de tranche de temps, lui et ses collègues ont élaboré un ensemble de critères exprimés comme une relation mathématique d'inégalité pour des données expérimentales de ces points de tranche de temps. N'importe Quel excès au-dessus d'un seuil critique dans la formule par un paramètre représente un signe dégagé de comportement de tranche de temps. Dans leurs simulations les chercheurs ont trouvé plusieurs régimes à de basses températures où les effets de tranche de temps en dynamique des électrons dans les points de tranche de temps devraient se produire.
Le rapport d'inégalité dérivé par les chercheurs est basé selon des principes principaux et s'applique pour cette raison non seulement au transport des électrons par des points de tranche de temps, mais également à beaucoup de systèmes de transport ouverts et microscopiques d'électron, dit Nori. Il croit qu'il sera bientôt plus facile de déterminer si les électrons dans les nanostructures suivent les règles de la mécanique quantique ou prennent l'artère classique de leurs homologues de billard-bille.