La Comprensione del trasporto degli elettroni in nanostructures e molecole biologiche è determinante per i beni di comprensione quali conduttività elettrica o il comportamento biochimico delle molecole. Tuttavia, determinare se gli elettroni stanno comportando secondo le leggi classiche di moto o del regime meccanico di quantum al nanoscale è provocatoria perché molti nanostructures cadono in una zona grigia fra entrambi i regimi. I Ricercatori dall'Istituto di Scienza Avanzato RIKEN in Wako, con i colleghi dalla Germania e da Taiwan, ora hanno inventato un insieme delle equazioni matematiche che possono distinguere classico da comportamento meccanico di quantum degli elettroni in nanostructures.
Su un disgaggio macroscopico, gli oggetti seguono le leggi di moto classiche. Il Golf o le palle da biliardo, per esempio, seguirà i percorsi esatti e prevedibili. Su un disgaggio microscopico, gli oggetti quali gli elettroni si muovono secondo le leggi di meccanica quantistica, dove i trattamenti si presentano in un modo probabilistico. La Misurazione dei beni dei sistemi meccanici di quantum, tuttavia, è provocatoria.
“Nei sistemi microscopici, è molto difficile da realizzare le misure ideali senza disturbare il sistema,„ spiega Neill Lambert dal gruppo di ricerca. Di conseguenza, le misure sui sistemi meccanici di quantum sono difficili da distinguere dalle misure dilaganti sui sistemi classici, dice Franco Nori da RIKEN e dall'Università del Michigan, che piombo il gruppo di ricerca. “È importante essere sicuro che i risultati sperimentali non stanno provenendo da un effetto classico, dante un'impressione falsa di comportamento di quantum.„
Come sistema-modello, i ricercatori hanno scelto il trasporto degli elettroni attraverso i pezzi vanishingly piccoli di materia conosciuti come i punti di quantum. “Anche misurare il passaggio corrente attraverso un punto di quantum rappresenta una misura dilagante del sistema,„ note di Lambert. Per identificare gli effetti di quantum, lui ed i suoi colleghi hanno sviluppato un insieme dei criteri espressi come relazione matematica di diseguaglianza per i dati sperimentali da questi punti di quantum. Tutto L'eccesso sopra una soglia critica nella formula da un parametro rappresenta un chiaro segno di comportamento di quantum. Nelle loro simulazioni i ricercatori hanno trovato parecchi regimi alle basse temperature dove gli effetti di quantum nella dinamica degli elettroni nei punti di quantum dovrebbero accadere.
La relazione di diseguaglianza derivata dai ricercatori è basata per principi fondamentali e quindi si applica non solo al trasporto degli elettroni attraverso i punti di quantum, ma anche a molti sistemi di trasporto aperti e microscopici dell'elettrone, dice Nori. Crede che presto sia più facile da determinare se gli elettroni in nanostructures seguono le norme di meccanica quantistica o catturano l'itinerario classico delle loro controparti della palla da biliardo.