(donde es la resistencia, es la resistividad, es la longitud, y es el área de sección transversal del alambre), no es válida para los hilos cuánticos.
En lugar de ello, para calcular la resistencia de un alambre tiene que ser realizado un cálculo exacto de las energías transversales de los electrones confinados. Siguiendo desde la cuantización de la energía del electrón, la resistencia también se encuentra que debe ser cuantizada.
Para un material dado, la importancia de la cuantización es inversamente proporcional al diámetro del nanohilo. De un material a otro, es dependiente de las propiedades electrónicas, especialmente en la masa efectiva de los electrones. En palabras simples esto significa que, dentro de un material dado, dependerá de cómo interactúan los electrones de conducción con los átomos. En la práctica, los semiconductores muestran claramente la cuantización de la conductancia en grandes dimensiones transversales de alambre (100 nm), porque debido al confinamiento, los modos electrónicos están espacialmente extendidos. Como resultado, sus longitudes de onda de fermi son grandes y por lo tanto tienen bajas separaciones de energía. Esto significa que solo pueden ser resueltas a temperatura criogénica (pocos kelvins) donde la energía de excitación térmica es más baja que la separación de energía inter-modo.
Para los metales, la cuantización correspondiente a los estados más bajos de energía solo se observa en alambres atómicos. Por lo tanto, su longitud de onda correspondiente es extremadamente pequeña, teniendo una separación de energía muy grande que hace una resistencia de cuantización perfectamente observable a temperatura ambiente.
Nanotubos de carbono como hilos cuánticos
Es posible hacer hilos cuánticos de nanotubos de carbonometálicos, por lo menos en cantidades limitadas. Las ventajas de hacer los alambres de nanotubos de carbono incluyen su alta conductividad eléctrica (debido a una alta movilidad), peso ligero, diámetro pequeño, baja reactividad química, y alta fuerza de tensión. La desventaja principal (al 2005) es el costo.
Se ha afirmado que es posible crear hilos cuánticos macroscópicos. Con una cuerda de nanotubos de carbono, no es necesario que ninguna fibra individual recorra la longitud completa de la cuerda, puesto que el efecto túnel cuántico permitirá que los electrones salten de un filamento a otro. Esto hace a los alambres cuánticos interesantes para las aplicaciones comerciales.
En abril de 2005, la NASA invirtió $11 millones con la Universidad de Rice, por un lapso de cuatro años, para desarrollar hilo cuántico con una conductividad 10 veces mejor que el cobre con un sexto del peso. Sería hecho con nanotubos de carbono y ayudaría a reducir el peso de la siguiente generación de transbordadores espaciales, pero también puede tener un rango amplio de aplicaciones.
hilo, cuántico, física, materia, condensada, hilo, cuántico, alambre, conductor, eléctrico, efectos, cuánticos, afectan, propiedades, transporte, debido, confinamiento, electrones, conducción, dirección, transversal, alambre, energía, transversal, cuantizada, . En fisica de la materia condensada un hilo cuantico es un alambre conductor electrico en el que los efectos cuanticos afectan las propiedades del transporte Debido al confinamiento de electrones de conduccion en la direccion transversal del alambre su energia transversal es cuantizada en una serie de valores discretos E 0 displaystyle E 0 energia de estado fundamental con valor bajo E 1 displaystyle E 1 ver particula en una caja oscilador armonico cuantico Una consecuencia de esta cuantizacion es que la formula clasica para calcular la resistencia electrica de un alambre R r l A displaystyle R rho l over A donde R displaystyle R es la resistencia r displaystyle rho es la resistividad l displaystyle l es la longitud y A displaystyle A es el area de seccion transversal del alambre no es valida para los hilos cuanticos En lugar de ello para calcular la resistencia de un alambre tiene que ser realizado un calculo exacto de las energias transversales de los electrones confinados Siguiendo desde la cuantizacion de la energia del electron la resistencia tambien se encuentra que debe ser cuantizada Para un material dado la importancia de la cuantizacion es inversamente proporcional al diametro del nanohilo De un material a otro es dependiente de las propiedades electronicas especialmente en la masa efectiva de los electrones En palabras simples esto significa que dentro de un material dado dependera de como interactuan los electrones de conduccion con los atomos En la practica los semiconductores muestran claramente la cuantizacion de la conductancia en grandes dimensiones transversales de alambre 100 nm porque debido al confinamiento los modos electronicos estan espacialmente extendidos Como resultado sus longitudes de onda de fermi son grandes y por lo tanto tienen bajas separaciones de energia Esto significa que solo pueden ser resueltas a temperatura criogenica pocos kelvins donde la energia de excitacion termica es mas baja que la separacion de energia inter modo Para los metales la cuantizacion correspondiente a los estados mas bajos de energia solo se observa en alambres atomicos Por lo tanto su longitud de onda correspondiente es extremadamente pequena teniendo una separacion de energia muy grande que hace una resistencia de cuantizacion perfectamente observable a temperatura ambiente Nanotubos de carbono como hilos cuanticos EditarEs posible hacer hilos cuanticos de nanotubos de carbono metalicos por lo menos en cantidades limitadas Las ventajas de hacer los alambres de nanotubos de carbono incluyen su alta conductividad electrica debido a una alta movilidad peso ligero diametro pequeno baja reactividad quimica y alta fuerza de tension La desventaja principal al 2005 es el costo Se ha afirmado que es posible crear hilos cuanticos macroscopicos Con una cuerda de nanotubos de carbono no es necesario que ninguna fibra individual recorra la longitud completa de la cuerda puesto que el efecto tunel cuantico permitira que los electrones salten de un filamento a otro Esto hace a los alambres cuanticos interesantes para las aplicaciones comerciales En abril de 2005 la NASA invirtio 11 millones con la Universidad de Rice por un lapso de cuatro anos para desarrollar hilo cuantico con una conductividad 10 veces mejor que el cobre con un sexto del peso Seria hecho con nanotubos de carbono y ayudaria a reducir el peso de la siguiente generacion de transbordadores espaciales pero tambien puede tener un rango amplio de aplicaciones Vease tambien EditarFisica cuantica Pozo cuantico Punto cuantico NanohiloEnlaces externos EditarWired NASA Funds Miracle Polymer Datos Q613814Obtenido de https es wikipedia org w index php title Hilo cuantico amp oldid 126243260, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,
