O que é uma junção de túnel?

Uma junção de túnel é um ponto em que dois materiais diferentes eletricamente condutores ou magnéticos se encontram, geralmente separados por uma barreira fina, com o objetivo de passar elétrons de um material para o outro. O aspecto definidor de uma junção de túnel é que, mecanicamente falando, os elétrons são fracos demais para penetrar na barreira da junção, mas o fazem de qualquer maneira, embora um princípio chamado tunelamento quântico. As junções de túnel são úteis em muitos dispositivos eletrônicos de ação rápida, como chips de memória flash, aumentando a eficiência das células fotovoltaicas e a construção de diodos extremamente rápidos capazes de reagir em frequências mais altas do que seria possível. Essas teorias afirmam que, embora, matematicamente, um elétron não tenha a energia mecânica ativa para passar pela energia armazenada de uma determinada barreira, as chances de qualquer dên Eletron violando a barreira, embora extremamente pequeno, não é zero. Como a passagem de um elétron, embora uma barreira obviamente superior não seja normalmente matemática ou mecanicamente possível, mas existe, no entanto, os cientistas supuseram que o elétron realiza isso como resultado de uma teoria da mecânica quântica chamada dualidade de partículas de onda.

A teoria da dualidade de partículas de onda afirma que todas as formas de matéria, eletricidade no caso de uma junção de túnel, existem em dois estados separados simultaneamente. Primeiro, a matéria existe como uma partícula, como um elétron, que possui uma certa quantidade de energia mecânica ativa devido à sua massa e velocidade. Segundo, o assunto existe como uma forma de onda, que opera e vibra em uma certa frequência.

Como resultado da dualidade de partículas de onda, um elétron pode não ter a energia mecânica ativa para passar por uma barreira; No entanto, em um freque alto o suficienteNcy, pode ter energia suficiente para passar pela barreira. Em uma frequência alta o suficiente, a energia da forma de onda de um elétron pode literalmente vibrar através da barreira de baixa frequência em uma ação chamada de tunelamento quântico. Como resultado das frequências muito altas envolvidas com o tunelamento quântico, as ações dos elétrons envolvidos acontecem extremamente rapidamente, o que permite um dispositivo que usa uma junção de túnel para operar extremamente rapidamente. Essa velocidade pode então ser usada para acelerar a operação de equipamentos elétricos ou para detectar, identificar e reagir a formas de energia muito rápidas, como ondas leves.

Na prática, as junções de túnel são usadas principalmente em eletrônicos. Eles fornecem a velocidade para ler e escrever para a memória flash, permitem a fabricação de osciladores extremamente rápidos que aumentam a velocidade operacional dos computadores e permitem a construção de instrumentos científicos que podem detectar e operar em ambientes de alta radiação.

A junção do túnel também pode ser usada para interagir com energia luminosa e está envolvida em vários projetos de pesquisa relacionados à luz. Na pesquisa de energia limpa, está sendo incorporada em células solares de alta eficiência, onde suas altas frequências operacionais permitem capturar mais energia do que as células convencionais da mesma quantidade de luz. Também está sendo usado em conjunto com supercondutores para produzir detectores semelhantes aos usados ​​em câmeras digitais, com a exceção de que eles podem ver ultravioleta, raios-X e muitos outros tipos de energias e radiações da forma de onda.