МАНИПУЛИРОВАТЬ АТОМАМИ Содержание Введение
История нанотехнологий
Порядок
Квантовые ямы
Кристалл
Заключение
Список используемой литературы Введение Данная работа посвящена нанотехнологиям. В ней рассматриваются история возникновения и развития нанотехнологий, главный объект нанотехнологий - атом, изучение квантовых ям. История нанотехнологий Общепризнанным основателем нанотехнологии считается американский физик Ричард Фейнман. На Рождественском обеде Американского физического общества в Калифорнийском технологическом институте в канун 1960 года он прочел лекцию под названием «Там внизу полно места: приглашение в новый мир физики»2, где сформулировал то, что сейчас считается задачами нанотехнологий. Сейчас цитаты из лекции Фейнмана 1959 года — обязательный элемент любой статьи или книги о нанотехнологии, они содержат постановку многих задач. Порядок Все тела состоят из атомов и молекул, для измерений атомных масштабов в свое время была введена единица длины – 1 ангстрем (обозначение 1 Å), равный одной десятой доле нанометра.  Собственно область наноразмеров — интервал 10-1 - 10 нм, впрочем, из дальнейшего будет понятно, что интересующий нанотехнолога интервал размеров определяется не арифметическими соображениями. Размеры элементов электронных схем уже достигли величины примерно 0,1 микрона. Уменьшение еще в несколько раз потребует смены всего технологического уклада — перехода на нанотехнологии.  Квантовые ямы Электрон притягивается к ядру, следовательно, обладая определенной энергией, он не может уйти от ядра дальше, чем на определенное расстояние. На рис. 1.5 схематически изображена условная зависимость энергии электрона от расстояния — можно буквально представить себе шарик, катающийся в яме. На краю у него максимальна потенциальная энергия, но скорость равна нулю, поэтому дальше уйти он не может. Подлетая под действием притяжения к центру, электрон набирает максимальную скорость, пролетает центр и долетает, замедляясь, до другого края «ямы». В квантовой яме электрон ведет себя как волна и существует стационарно только с такими значениями энергии, которые находятся в резонансе с родной ямой. Эти значения называются уровнями энергии.  Квантовая яма отвечает притяжению электрона, квантовый барьер — его отталкиванию. Если уровни энергии в первоначальных ямах находятся выше барьера, то (на первый взгляд) ничего интересного не происходит — они просто «объединяются» — хотя при этом меняют свое положение, ведь форма квантовой ямы изменилась! Главный интерес представляет случай, когда уровни энергии в первоначальных ямах находятся ниже барьера.  Если же количество «объединяемых» ямок бесконечно, то и количество подуровней бесконечно, они «сливаются» в единую полосу, которая называется разрешенной зоной (т. е. зоной разрешенных энергий). Шириной зоны называется разность энергий ее верхнего и нижнего краев, она опять же определяется туннельной проницаемостью барьера, «разделяющего» соседние ямы. Ширина зоны зависит не от количества соединяемых ям, но лишь от меры взаимодействия соседних.  Кристалл Кристалл или твердое тело — правильная структура симметрично расположенных атомов. Есть кристаллы, в которых все атомы одинаковы, например, алмаз, состоящий только из атомов углерода. Однако в структуре большинства кристаллов есть различные атомы, а потому разнообразие подобных структур огромно. Движение электрона в кристалле квантовано, т. е. для электрона существуют разрешенные и запрещенные уровни энергии.
Разнообразие уже изученных естественных и искусственно созданных кристаллов весьма велико. Однако это лишь исходный рубеж для работы нанотехнологов, которые конструируют все новые кристаллические структуры, необходимые для получения новых качеств или выполнения нужных функций. Один и тот же атом в разных кристаллических структурах может давать разный вклад в образующийся спектр энергетических зон. Шкалы соответствий волн и энергий  Заключение Нанотехнологии являются одним из главных направлений в нынешней нано-микроэлектронике. С помощью исследования главного элемента наноэлектроники-атома нам открываются новые возможности во многих областях науки и отрослях. Список используемой литературы Андрюшин Е., «Сила нанотехнологий:наука&бизнес», М.:Век-2, 2007. |