Cos'è una giunzione di tunnel?

Una giunzione di tunnel è un punto in cui si incontrano due diversi materiali elettricamente conduttivi o magnetici, di solito separati da una barriera sottile, allo scopo di passare elettroni da un materiale all'altro.L'aspetto che definisce una giunzione di tunnel è che, meccanicamente parlando, gli elettroni sono troppo deboli per penetrare nella barriera di giunzione, ma lo fanno comunque attraverso un principio chiamato tunneling quantistico.Le giunzioni del tunnel sono utili in molti dispositivi elettronici ad azione rapida, come chip di memoria flash, aumentando l'efficienza delle celle fotovoltaiche e la costruzione di diodi estremamente veloci in grado di reagire a frequenze più elevate di quanto altrimenti sarebbe possibile.

Il principio di quantumIl tunneling, su cui si basa il funzionamento di tutte le giunzioni di tunnel, è stabilito sulle teorie della meccanica quantistica.Queste teorie affermano che anche se, matematicamente, un elettrone manca dell'energia meccanica attiva per passare attraverso l'energia immagazzinata di una determinata barriera, le possibilità di un dato elettrone che viola la barriera, sebbene estremamente piccola, non sono zero.Poiché il passaggio di un elettrone, sebbene una barriera ovviamente superiore non sia normalmente matematicamente o meccanicamente, ma esiste comunque, gli scienziati hanno ipotizzato che l'elettrone lo realizzi a seguito di una teoria della meccanica quantistica chiamata dualità di particella d'onda.

Wave-La teoria della dualità delle particelle afferma che tutte le forme di materia, l'elettricità nel caso di una giunzione del tunnel, esistono contemporaneamente in due stati separati.In primo luogo, la questione esiste come particella, come un elettrone, che ha una certa quantità di energia meccanica attiva a causa della sua massa e velocità.In secondo luogo, la questione esiste come forma d'onda, che opera e vibra a una certa frequenza.

A seguito della dualità delle particelle d'onda, un elettrone potrebbe non avere l'energia meccanica attiva per passare attraverso una barriera;Tuttavia, a una frequenza abbastanza alta, potrebbe avere abbastanza energia della forma d'onda per passare attraverso la barriera.A una frequenza abbastanza alta, l'energia della forma d'onda di un elettrone può letteralmente vibrare attraverso la barriera a bassa frequenza in un'azione denominata tunneling quantistico.Come risultato delle alte frequenze coinvolte nel tunneling quantistico, le azioni degli elettroni coinvolti si verificano molto rapidamente, il che consente a un dispositivo che utilizza una giunzione a tunnel per funzionare molto rapidamente.Questa velocità può quindi essere utilizzata per accelerare il funzionamento delle apparecchiature elettriche o per rilevare, identificare e reagire a forme di energia molto rapida come onde luminose.

In pratica, le giunzioni del tunnel vengono utilizzate principalmente in elettronica.Forniscono la velocità per la lettura e la scrittura da e per la memoria flash, consentono la produzione di oscillatori estremamente veloci che aumentano la velocità operativa dei computer e consentono la costruzione di strumenti scientifici che possono rilevare e operare in ambienti ad alta radiazione.

La giunzione del tunnel può anche essere utilizzata per interagire con l'energia luminosa ed è coinvolta in una serie di progetti di ricerca relativi alla luce.Nella ricerca sull'energia pulita, viene incorporato in celle solari ad alta efficienza, in cui le sue alte frequenze operative gli consentono di catturare più energia rispetto alle cellule convenzionali dalla stessa quantità di luce.Viene anche utilizzato in combinazione con i superconduttori per produrre rilevatori simili a quelli utilizzati nelle fotocamere digitali, con l'eccezione che possono vedere ultraviolette, raggi X e molti altri tipi di energie e radiazioni della forma d'onda.