La construcción de túneles es uno de los procesos más fundamentales de la mecánica cuántica, donde el paquete de ondas podría atravesar una barrera de energía clásicamente insuperable con cierta probabilidad.
A escala atómica, los efectos de túnel desempeñan un papel importante en la biología molecular, como acelerar la catálisis enzimática, provocar mutaciones espontáneas en el ADN y desencadenar cascadas de señalización olfativa.
La tunelización de fotoelectrones es un proceso clave en las reacciones químicas inducidas por la luz, la transferencia de carga y energía y la emisión de radiación. El tamaño de los chips optoelectrónicos y otros dispositivos se ha acercado a la escala atómica subnanométrica, y los efectos de túnel cuántico entre diferentes canales se mejorarían significativamente.
La obtención de imágenes en tiempo real de la dinámica de tunelización de electrones en moléculas complejas tiene una importancia científica importante para promover el desarrollo de transistores de tunelización y dispositivos optoelectrónicos ultrarrápidos. El efecto del átomo vecino sobre la dinámica de túneles de electrones en moléculas complejas es una de las cuestiones científicas clave en los campos de la física cuántica, la química cuántica, la nanoelectrónica, etc.
En un artículo publicado en Light:Science &Applications , un equipo de científicos de la Universidad de Hainan y la Universidad Normal del Este de China diseñó un complejo de van der Waals Ar-Kr + como sistema prototipo con una distancia internuclear de 0,39 nm para rastrear el túnel de electrones a través del átomo vecino en el sistema de escala subnanométrica.
La localización electrónica intrínseca del orbital molecular ocupado más alto de Ar-Kr da preferencia a la eliminación de electrones del sitio Kr en el primer paso de ionización.
El agujero de electrones asistido por el sitio en Ar-Kr + garantiza que el segundo electrón se elimina principalmente del átomo de Ar en el segundo paso de ionización, donde el electrón puede directamente hacer un túnel hacia el continuo desde el átomo de Ar o, alternativamente, a través del vecino Kr + núcleo iónico.
En combinación con el método mejorado de aproximación de campo fuerte con corrección de Coulomb (ICCSFA) desarrollado por el equipo, que es capaz de tener en cuenta la interacción de Coulomb bajo el potencial durante la construcción de túneles, y monitoreando la distribución del momento transversal de los fotoelectrones para rastrear la dinámica de la construcción de túneles. , se descubrió que existen dos efectos:la captura fuerte y la captura débil de electrones en túnel por parte del átomo vecino.
Este trabajo revela con éxito el papel fundamental del átomo vecino en la tunelización de electrones en sistemas complejos subnanométricos. Este descubrimiento proporciona una nueva forma de comprender en profundidad el papel clave del efecto Coulomb bajo la barrera de potencial en la dinámica de túneles de electrones, la generación sólida de altos armónicos y sienta una sólida base de investigación para sondear y controlar la dinámica de túneles de biomoléculas complejas. P>
Más información: Ming Zhu et al, Túnel de electrones a través del átomo vecino, Luz:ciencia y aplicaciones (2024). DOI:10.1038/s41377-023-01373-2
Información de la revista: Luz:ciencia y aplicaciones
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
