Il processo di tunneling è uno dei processi più fondamentali della meccanica quantistica, in cui un pacchetto d’onda può passare attraverso una barriera energeticamente invalicabile con una certa probabilità.
A livello atomico, gli effetti del tunneling svolgono un ruolo importante in biologia molecolare, come l’accelerazione catalitica degli enzimi, le mutazioni spontanee nel DNA e l’inizio delle cascate di segnali degli odoranti.
Il tunneling fotoelettronico è un processo chiave nelle reazioni chimiche indotte dalla luce, nel trasferimento di carica ed energia e nell’emissione di radiazioni. Le dimensioni dei sistemi optoelettronici e di altri sistemi hanno raggiunto la scala atomica subnanometro, il che incrementa notevolmente gli effetti del tunneling quantistico tra differenti canali.
Il monitoraggio in tempo reale degli effetti dinamici del tunneling degli elettroni nelle molecole complesse è di grande importanza scientifica per lo sviluppo di transistor di tunneling e di dispositivi optoelettronici ultracorti. L’effetto degli atomi vicini sulla dinamica del tunneling degli elettroni nelle molecole complesse è uno dei principali problemi scientifici nei campi della fisica quantistica, della chimica quantistica, della nanoelettronica, ecc.
In un articolo pubblicato sulla rivista Light: Science & Applications, un team di scienziati dell’Università di Hainan e dell’Università Normale della Cina ha progettato un complesso van der Waals Ar-Kr+ come sistema prototipo, con una distanza interatomica di 0,39 nm, per monitorare il tunneling degli elettroni attraverso un atomo vicino in un sistema di scala subnanometrica.
Combinando il metodo di correzione Coulomb migliorato del team (ICCSFA), che tiene conto dell’interazione Coulomb nel potenziale durante il tunneling, e il monitoraggio della distribuzione del momento trasverso dei fotoelettroni per tracciare la dinamica del tunneling, è stato scoperto che esistono effetti di tunneling degli elettroni, forte e debole, attraverso l’atomo vicino.
Questa scoperta rivela l’importante ruolo degli atomi vicini nel tunneling degli elettroni in sistemi complessi subnanometrici. Apre una nuova via per una comprensione più approfondita del ruolo chiave dell’effetto Coulomb durante il tunneling degli elettroni, la generazione di armoniche solide di ordine elevato e stabilisce una solida base di ricerca per l’indagine e il controllo della dinamica del tunneling nelle biomolecole complesse.
Ulteriori informazioni:
Ming Zhu et al, Tunnelling of electrons via the neighboring atom, Light: Science & Applications (2024). DOI: 10.1038/s41377-023-01373-2
FAQ:
1. Che cos’è il tunneling quantistico?
Il tunneling quantistico è un processo fondamentale della meccanica quantistica in cui un pacchetto d’onda può passare attraverso una barriera energetica che sarebbe classificamente invalicabile. È un fenomeno in cui una particella ha la possibilità di “saltare” la barriera, nonostante non abbia energia sufficiente per superarla.
2. Qual è l’importanza del tunneling in biologia molecolare?
Il tunneling quantistico svolge un ruolo importante in biologia molecolare, come l’accelerazione catalitica degli enzimi, le mutazioni spontanee nel DNA e l’inizio delle cascate di segnali degli odoranti.
3. Che cos’è il tunneling fotoelettronico?
Il tunneling fotoelettronico è un processo chiave in reazioni chimiche indotte dalla luce, che coinvolgono il trasferimento di carica ed energia e l’emissione di radiazioni. In questo tipo di tunneling, gli elettroni passano attraverso una barriera energetica sotto l’influenza della luce.
4. Perché è importante monitorare il tunneling degli elettroni?
Il monitoraggio in tempo reale degli effetti dinamici del tunneling degli elettroni nelle molecole complesse è di grande importanza scientifica per lo sviluppo di transistor di tunneling e dispositivi optoelettronici ultracorti. È fondamentale per una migliore comprensione della dinamica del tunneling e per lo studio del suo impatto su vari sistemi.
5. Qual è il sistema prototipo utilizzato nella ricerca?
Nell’articolo pubblicato, il team di scienziati dell’Università di Hainan e dell’Università Normale della Cina ha utilizzato un complesso van der Waals Ar-Kr+ come sistema prototipo su scala subnanometrica.
6. Qual è stata la scoperta fatta?
Lo studio ha rivelato l’esistenza di due effetti: tunneling degli elettroni forte e debole attraverso l’atomo vicino. Questa scoperta rivela l’importante ruolo degli atomi vicini nel tunneling degli elettroni in sistemi complessi subnanometrici.
7. Quali sono le implicazioni di questa scoperta?
Questa scoperta apre una nuova via per una comprensione più approfondita del ruolo chiave dell’effetto Coulomb durante il tunneling degli elettroni e la generazione di armoniche solide di ordine elevato. Fornisce anche una solida base per ulteriori ricerche sull’indagine e il controllo della dinamica del tunneling nelle biomolecole complesse.
Link correlati:
Light: Science & Applications (fonte dell’articolo)
The source of the article is from the blog trebujena.net