양자 크기 효과 :크기가 양자 세계에서 중요한 경우
양자 크기 효과 (QSE)는 재료의 크기가 그것의 전자의 파장과 비교 될 때 발생하는 매혹적인 현상이다. 이것은 일반적으로 양자점, 나노 와이어 및 치수가 나노 미터 스케일에있는 박막과 같은 구조에서 발생합니다.
QSE의 본질은 다음과 같습니다.
1. 에너지 수준의 양자화 :
- 벌크 재료에서 에너지 수준은 연속적입니다. 전자는 특정 범위 내에서 모든 에너지 수준을 차지할 수 있습니다.
- 나노 스케일 구조에서 에너지 수준은 양자화 가됩니다 , 전자는 특정 이산 에너지 수준만을 차지할 수 있음을 의미합니다. 전자가 작은 공간 내에 제한되어 있고 파동 함수가 제한되기 때문입니다.
2. 전자 특성의 변화 :
- 에너지 갭 : 양자화 된 에너지 수준 사이의 에너지 갭은 재료의 크기가 감소함에 따라 증가합니다. 이로 인해 조명의 변경된 흡수 및 방출과 같은 재료의 광학적 특성의 변화가 발생할 수 있습니다.
- 전도 : 양자화 된 에너지 수준은 재료의 전도도에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 양자점에서 에너지 간격은 절연체로 만들 수있을 정도로 커질 수 있습니다.
3. QSE의 징후 :
- 저항 증가 : 양자화 된 에너지 수준으로 인해 전자는 움직임에 더 많은 제한이 발생하여 나노 스케일 재료의 저항력이 증가합니다.
- 향상된 광학 특성 : 변경된 에너지 수준은 광 흡수 및 방출이 강해져 레이저 및 LED와 같은 응용 분야에 유용 할 수 있습니다.
- 독특한 촉매 활성 : QSE로 인한 전자 구조 변화는 화학 반응에 중요한 촉매 활성을 증가시킬 수 있습니다.
QSE의 예 :
- 양자점 : 디스플레이 및 태양 전지에 사용되는 크기 의존적 광학 특성을 나타내는 작은 반도체 결정.
- 나노 와이어 : 전자 및 감지 응용에 사용되는 얇은 1 차원 나노 구조.
- 박막 : 나노 미터 범위에 두께가있는 재료, 독특한 광학 및 전기 특성을 나타냅니다.
요약 :
양자 크기 효과는 나노 스케일의 고전적인 물리 법칙이 어떻게 새롭고 흥미 진진한 현상을위한 길을 열어주는지를 보여줍니다. 나노 스케일에서 재료의 크기와 모양을 조작함으로써 과학자들은 전자, 광학 및 촉매 특성을 제어 할 수있어 다양한 분야에서 광범위한 응용 분야를 초래할 수 있습니다.
