Mengungkap Misteri Terowongan Elektron – RisalePos.com

Tunneling adalah proses mendasar dalam mekanika kuantum, yang melibatkan kemampuan paket gelombang untuk melintasi hambatan energi yang tidak mungkin diatasi dengan cara klasik. Pada tingkat atom, fenomena penerowongan ini mempengaruhi biologi molekuler secara signifikan. Ini membantu mempercepat reaksi enzim, menyebabkannya terjadi secara spontan DNA mutasi, dan memulai rangkaian peristiwa yang mengarah pada indera penciuman.

Penerowongan fotoelektron adalah proses kunci dalam reaksi kimia yang disebabkan oleh cahaya, transfer muatan dan energi, serta emisi radiasi. Ukuran chip optoelektronik dan perangkat lainnya mendekati skala atom sub-nanometer, dan efek penerowongan kuantum antara saluran yang berbeda akan meningkat secara signifikan.

Pencitraan real-time dari dinamika penerowongan elektron dalam kompleks memiliki signifikansi ilmiah yang penting untuk mendorong pengembangan transistor penerowongan dan perangkat optoelektronik ultracepat. Pengaruh atom tetangga terhadap dinamika penerowongan elektron dalam kompleks adalah salah satu isu ilmiah utama di bidang fisika kuantum, kimia kuantum, nanoelektronik, dll.

Perkembangan Penelitian Terkini

Dalam makalah baru yang diterbitkan di Ilmu & Aplikasi Ringantim ilmuwan dari Universitas Hainan dan East China Normal University merancang kompleks Ar-Kr van der Waals⁺ sebagai sistem prototipe dengan jarak antar inti 0,39 nm untuk melacak penerowongan elektron melalui tetangganya atom dalam sistem skala sub-nanometer.

Elektron yang dipancarkan dari atom Ar pertama-tama terperangkap dalam keadaan transien Ar-Kr+* yang sangat tereksitasi sebelum akhirnya dilepaskan ke dalam kontinum. Pulsa laser pompa terpolarisasi linier digunakan untuk menyiapkan ion Ar-Kr + dengan menghilangkan e1 dari situs Kr, dan pulsa laser probe terpolarisasi elips dengan waktu tunda digunakan untuk melacak dinamika terowongan elektron yang dimediasi transfer elektron (e2, panah oranye). Kredit: Ming Zhu, Jihong Tong, Xiwang Liu, Weifeng Yang, Xiaochun Gong, Wenyu Jiang, Peifen Lu, Hui Li, Xiaohong Song & Jian Wu

Lokalisasi elektron intrinsik orbital molekul tertinggi Ar-Kr memberikan preferensi pada pelepasan elektron dari situs Kr pada langkah ionisasi pertama. Lubang elektron berbantuan situs di Ar-Kr⁺ menjamin bahwa sebagian besar elektron kedua dikeluarkan dari atom Ar pada tahap ionisasi kedua, dimana elektron tersebut dapat langsung masuk ke dalam kontinum atom Ar atau alternatifnya melalui Kr yang berdekatan.⁺ inti ionik.

Dalam kombinasi dengan metode pendekatan medan kuat Coulomb (ICCSFA) terkoreksi yang dikembangkan oleh tim, yang mampu memperhitungkan interaksi Coulomb di bawah potensi selama penerowongan, dan dengan memantau distribusi momentum transversal fotoelektron untuk melacak dinamika penerowongan. , kemudian ditemukan bahwa ada dua efek yaitu penangkapan kuat dan penangkapan elektron terowongan yang lemah oleh atom tetangga.

Karya ini berhasil mengungkap peran penting atom tetangga dalam penerowongan elektron dalam sistem kompleks sub-nanometer. Penemuan ini memberikan cara baru untuk memahami secara mendalam peran kunci efek Coulomb di bawah hambatan potensial dalam dinamika penerowongan elektron, pembentukan harmonisa tinggi yang solid, dan meletakkan dasar penelitian yang kuat untuk menyelidiki dan mengendalikan dinamika penerowongan biomolekul kompleks.

Referensi: “Penelusuran elektron melalui atom tetangga” oleh Ming Zhu, Jihong Tong, Xiwang Liu, Weifeng Yang, Xiaochun Gong, Wenyu Jiang, Peifen Lu, Hui Li, Xiaohong Song dan Jian Wu, 16 Januari 2024, Cahaya: Sains & Aplikasi.
DOI: 10.1038/s41377-023-01373-2

Penelitian ini didanai oleh Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Provinsi Hainan Tiongkok, Dana Penelitian Dasar untuk Universitas Pusat, dan Pusat Promosi Penelitian Sino-Jerman.