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离散能量水平而不受限制-一种新的量子技巧

可以设计纳米结构,使得量子限制仅允许某些电子能级。来自IMDEA Nanociencia,UAM和ICMM-CSIC的研究人员首次在无侧限系统中观察到离散的电子能量模式,这可能导致改变材料表面特性的新方法。

来自IMDEA纳米科学和马德里自治大学的一个研究小组首次发现了实验证据,即具有纳米级周期性的一维晶格可以通过一种称为物理现象的物理现象在空间上分离它们的不同波长,从而与二维气体中的电子相互作用。布拉格衍射。

这种现象通常对于波传播是众所周知的,并且是在CD表面照射时观察到的虹彩色的原因。由于De Broglie在1924年提出的波粒二象性,电子也呈现波状行为,因而也是衍射现象。实际上,观察到低能自由电子在与固体表面上有序的原子晶格相互作用时经历衍射过程是波粒二象性的第一个实验证实。

当然,结合到固体表面的二维电子也呈现波状行为,其可以通过扫描隧道显微镜在90年代直接可视化。然而,在这种系统中观察布拉格衍射仍然是迄今为止难以捉摸的。

在今天出现在物理评论快报封面的这项新工作中,由Roberto Otero领导的小组通过在铜表面上自组装有机分子,建立了具有纳米周期性的衍射光栅。通过低温扫描隧道显微镜观察由于到达衍射光栅的电子与由其反射的电子之间的干涉引起的驻波,使研究人员能够找到布拉格衍射的实验证据。

此外,作者已经发现,他们的结果不仅反映衍射现象,而且电子更喜欢与晶格相互作用,使得它们的入射方向被还原。同时考虑这两种效应使得作者得出结论,应该发生能级的离散化,类似于电子运动在空间上受限时发生的能量水平。

限制时能级的离散化是量子力学的主要特征之一,在纳米科学和纳米技术中有许多应用,并且目前允许研究人员控制纳米级系统的光学和电子特性。因此,该出版物中的结果可以开辟新的途径来制造显示量子特性而没有量子限制的新材料和器件。

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