هندسه‌ی الکترون‌ها در نقاط کوانتومی
هندسه‌ی الکترون‌ها در نقاط کوانتومی
مجله علمی ایلیاد - گروهی از فیزیکدانان دانشگاه بازل، توانسته‌اند به‌صورت آزمایشگاهی، شکل و جهت‌گیری الکترون‌هایی که در نقاط کوانتومی گیر کرده‌اند را تعیین کنند. پروفسور «دومنیک زومبول»، «دانیل لاس» و همکاران‌شان می‌گویند: «نقطه‌ی کوانتومی در واقع یک دام بالقوه است که می‌تواند الکترون‌های آزاد را در ناحیه‌ای که ۱۰۰۰ برابر بزرگ‌تر از یک اتم معمولی است، محدود کند. از آن‌جا که الکترون‌های محدود‌شده، مانند الکترون‌هایی که به یک اتم متصل هستند رفتار می‌کنند، نقاط کوانتومی را به نام «اتم‌های مصنوعی» نیز می‌شناسند. الکترون‌ها در نقاط کوانتومی توسط میدان‌های الکتریکی نگه داشته می‌شوند. به هر حال، این الکترون‌ها در همان فضا نیز با احتمالات مختلف بسته به توابع موج جابه‌جا می‌شوند، ولی مکان خود را در همان فضای محصور حفظ می‌کنند.»
دانشمندان روشی توسعه داده‌اند که می‌توان به کمک آن هندسه‌ی الکترون‌ها در نقاط کوانتومی را تعیین کرد. آن‌ها از اندازه‌گیری‌های طیف‌سنجی برای تعیین سطوح انرژی در نقاط کوانتومی استفاده می‌کنند و رفتار این سطوح را در میدان‌های مغناطیسی با توان و جهت‌های متغیر مطالعه می‌کنند.
با این مدل تئوری می‌توان چگالی احتمالی الکترون را تعیین کرد و بنابراین تابع موج آن‌را می‌توان با دقتی در حد نانومتر تعیین کرد. پروفسور زومبول اضافه می‌کند: «ما می‌توانیم با استفاده از این روش برای اولین بار نشان دهیم که الکترون چه شکلی دارد. ما نه تنها توانسته‌ایم شکل و جهت‌گیری الکترون را به تصویر بکشیم، بلکه می‌توانیم تابع موج آن‌را نیز بر اساس وضعیت میدان‌های الکتریکی اعمال شده، کنترل کنیم. با این کار، ما فرصت بهینه کردن کنترل دوران‌های الکترون را به‌صورت هدفمند به‌دست می‌آوریم. جهت‌گیری الکترون‌ها نقش مهمی در دوران آن‌ها دارد. مانند متصل بودن دو اتم و تشکیل مولکول، توابع موج دو الکترون نیز باید در یک صفحه قرار گیرند تا بتوانند به یکدیگر متصل شوند. با کمک این روش توسعه داده شده، مطالعات متعدد گذشته را می‌توان بهتر درک کرد.»
نتایج آزمایش‌های انجام شده توسط این گروه تحقیقاتی در مجله‌ی Physical Review Letters چاپ شده و تئوری‌های مربوطه در مجله‌ی Physical Review B به چاپ رسیده است.
نوشته: SciNews
ترجمه: امید محمدی – مجله علمی ایلیاد