загрузка...
загрузка...
На головну

Збірка молекул з окремих деталей

«== Попередня стаття |

Ця молекула, з 18 атомів цезію і 18 атомів йоду була зібрана шляхом послідовного приєднання окремих атомів в атомно-силовому мікроскопі.

Квантовий ефект Холла

При приміщенні металу в сильне магнітне поле рівні електронів квантуються (Квантування Ландау), змінюються рівні Фермі, що призводить до осциляції магнітної проникності, провідності. Це явище помітно проявляється для надпровідників в магнітних полях (Квантовий магніторезистивний ефект Холла). Суть його полягає в тому, що якщо охолодити МОП (метал - оксид - напівпровідник) структуру (холлівських контакт) До температури нижче критичної, то її опір в магнітному полі буде змінюватися ступінчастим чином.

пли поглинається додаткову кількість тепла. ем.

гия збільшується. до металів виділяється або

 (2.39)

де h = 25812.807 Ом - постійна Клітцинг.

Мал. . Залежність холловського опору від магнітного поля. На залежності холловського опору вказані чинники заповнення для деяких «плато».

Як було відмічено Клітцінг, при вимірюванні ефекту Холла в інверсному шарі кремнієвого МОП транзистора при низьких температур (Т ~ 1 K) і в сильних магнітних полях (B> 1 Тл) лінійна залежність холловського опору перетворюється на низку ступенів (плато) як показано на Рис. . Коли на завісімоcті холловського опору RH спостерігається плато, поздовжнє електричне опір стає дуже малою величиною. При низьких температурах ток в зразку може текти без дисипації (розсіювання). Квантовий ефект Джозефсона і його застосування при побудові еталона вольта

За останні десятиліття для побудови еталонів стали застосовувати нові фізичні ефекти, мало вивчені фізиками: квантовий ефект Джозефсона, квантовий ефект Холла, ефект Мейснера, ефект Мессбауера і ін. Особливо важливе значення в розвитку еталонної вимірювальної техніки, а в майбутньому і робочих засобів вимірювань мають квантові ефекти Джозефсона і Холла.

Квантовий ефект Джозефсона і його застосування при побудова еталона вольта. При температурі нижче певної, властивої даному металу або сплаву, званої критичної температурою Ткр, Він переходить в особливу, надпровідний стан, в якому електричні і магнітні властивості принципово відрізняються від тих, які метал (сплав) має при звичайних температурах.

У надпровідники:

повністю відсутня опір постійному електричному струму;

магнітний потік в надпровідний кільці залишається незмінним в часі;

зовнішні магнітне поле не проникає вглиб надпровідника, якщо напруженість поля Н <Нкр (Властивість ідеального діамагнетизму). Мають місце і інші ефекти.

Виникнення надпровідного стану прийнято пояснювати появу особливого виду носіїв електричного заряду - пов'язаних електронних пар (куперовских пар), утворених при Т <Ткр. Об'єднайте електронів в пари, як вважають, викликане коливанням кристалічної решітки, що приводить до появи ефективної сили фонового тяжіння між електронами в надпровіднику (сила взаємного тяжіння між електронами існує і в звичайних умовах, але вона в 5 .1045разів менше сили їх кулонівського відштовхування). Енергія зв'язку куперовской пари має порядок 10-3 еВ (1 еВ = 1,6 .10-19 Дж). При Т = 0 До всі електрони в надпровіднику виявляються попарно пов'язані.

Ефект Джозефсона виникає між двома сверхпроводниками, що утворюють тунельний контакт. Якщо два провідника (в звичайному сотсояніі0 розділені окисною плівкою товщиною близько 10-7 См, то через тунельного ефекту електрони переходять з одного провідника в інший і між ними встановлюється електричне рівновагу (різниця потенціалів між провідниками дорівнює нулю). Якщо ж до провідників прикласти ззовні різниця потенціалів, то через тунельний контакт буде протікати електричний струм.

Якщо тунельний контакт утворюється між двома сверхпроводниками, то виникає ефект Джозефсона (стаціонарний або нестаціонарний), відкритий англійським вченим Б. Джозефсона в 1962 р Тунельний контакт при цьому часто називають джозефсоновским.

Стаціонарний ефект Джозефсона полягає в тому, що при нульовій різниці потенціалів через тунельний контакт в надпровіднику тече малий постійний електричний струм.

Нестаціонарний ефект Джозефсона виникає в разі, коли до джозефсоновские контакту прикладається постійна напруга U. При цьому через контакт буде протікати змінний струм.

i (t) = I0sin [?0 + (2 e / hUt],

де I0 і ?0 - Постійні величини, що характеризують амплітуду сили постійного електричного струму і початкову фазу відповідно; e = 1,602 х 10-19 Кл - заряд електрона (з точністю до 3-го знака після коми); h = 6,626 . 10-34 Дж . с - постійна Планка.

Джозефсонівських контакт, на якому підтримується постійна різниця потенціалів, випускаємо електромагнітне випромінювання з частотою w.

З цього випливає очевидне вираз

? = (2e / h) U

де ? = 2?f - Кругова частота.

величина ?/ U = 2 e / h = 483,59767 МГц / мкв є постійною Джозефсона.

Нестандартний ефект Джезефсона звернемо: якщо джозефмоновскій контакт опромінювати електромагнітним полем з частотою w, то на контакті напруга буде ступінчастим чином змінюватися в залежності від частоти зовнішнього електромагнітного поля з залежністю

U = n (h / 2 e) f

де f - Частота електромагнітного поля.

При виконанні рівності 2eU = nhf кожен раз при збільшенні числа n на одиницю спостерігатимуться різкі сходинки. Інтервал між послідовними сходинками досягає 4 - 5 мВ.

У Росії державний первинний еталон ЕРС і постійної напруги відтворює вольт за допомогою ефекту Джозефсона. Розмір одиниці вольта передається вторинному еталону, в якості якого застосовується група термостатірованних насичених елементів. При підвищенні точності визначення значення величини (2 e / h), очікуваного в найближчі роки, точність «джозефсоновские вольта» може зрости більш ніж на 1 порядок.

Державний первинні еталон одиниці ЕРС і постійної напруги на основі ефекту Джозефсона має похибку відтворення, оцінювану середнім квадратичним відхиленням результату вимірів, 5 . 10-9; невиключену систематична похибка становить 5 . 10-9. Вторинний еталон у вигляді групи насичених термостатірованних НЕ має середньоквадратичне відхилення результату вимірювань 1,3 . 10-8.

«== Попередня стаття |

Читайте також:

Сенсорні системи. Органи відчуттів. Фізіологія органів чуття. Функції сенсорних систем. Сенсорне сприйняття. Етапи сенсорного сприйняття. сенсорні системи

СХЕМА ЕКСПЕРИМЕНТУ

Методи, які використовують датчики на основі консолей

Принцип роботи скануючого тунельного мікроскопа

Фізичні основи акустооптичних пристроїв акустооптика -

Скануючий СКВІД-мікроскоп (ССМ-77)

закон Вебера

кондуктометрические датчики

Спадний гальмування (посилення). Механізм негативного зворотного зв'язку. Механізм позитивного зворотного зв'язку. Багатоканальність.

Площа рецептивних полів сенсорних нейронів

Ефект Мейснера і його практичне застосування

пропріоцептори

Суб'єктивне сенсорне сприйняття. Абсолютний поріг відчуття. Диференціальний поріг. Поріг розрізнення. Закон Вебера. Закон Вебера-Фехнера. Шкала Стівенса. Кожна сенсорна система

латеральне гальмування

Повернутися в зміст: фізичні явища

Всі підручники

© om.net.ua