Τι είναι η διασταύρωση σήραγγας;

Μια διασταύρωση σήραγγας είναι ένα σημείο όπου τα δύο διαφορετικά ηλεκτρικά αγώγιμα ή μαγνητικά υλικά συναντιούνται, συνήθως διαχωρισμένα από ένα λεπτό φράγμα, με σκοπό να περάσουν ηλεκτρόνια από το ένα υλικό στο άλλο.Η καθοριστική πτυχή μιας διασταύρωσης σήραγγας είναι ότι, μηχανικά μιλώντας, τα ηλεκτρόνια είναι πολύ αδύναμα για να διεισδύσουν στο φράγμα διασταύρωσης, αλλά το κάνουν ούτως ή άλλως, αν και μια αρχή που ονομάζεται κβαντική σήραγγα.Οι διασταυρώσεις σήραγγας είναι χρήσιμες σε πολλές ηλεκτρονικές συσκευές ταχείας δράσης, όπως τσιπ μνήμης flash, αυξάνοντας την αποτελεσματικότητα των φωτοβολταϊκών κυττάρων και την κατασκευή εξαιρετικά γρήγορων διόδων ικανών να αντιδρούν σε υψηλότερες συχνότητες από ό, τι διαφορετικά θα ήταν δυνατή.Η σήραγγα, στην οποία βασίζεται η λειτουργία όλων των διασταυρώσεων σήραγγας, δημιουργείται στις θεωρίες της κβαντικής μηχανικής.Αυτές οι θεωρίες δηλώνουν ότι παρόλο που, μαθηματικά, ένα ηλεκτρόνιο στερείται της ενεργού μηχανικής ενέργειας για να περάσει από την αποθηκευμένη ενέργεια ενός δεδομένου φραγμού, οι πιθανότητες οποιουδήποτε δεδομένου ηλεκτρονίου παραβιάζει το φράγμα, αν και εξαιρετικά μικρό, δεν είναι μηδενικές.Καθώς η διέλευση ενός ηλεκτρονίου, αν και ένα προφανώς ανώτερο φράγμα δεν είναι κανονικά μαθηματικά ή μηχανικά δυνατό, αλλά υπάρχει, ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν υποθέσει ότι το ηλεκτρόνιο το επιτυγχάνει ως αποτέλεσμα μιας θεωρίας κβαντικής μηχανικής που ονομάζεται δυαδικότητα κύματος-σωματιδίων.Η θεωρία της δυαδικότητας των σωματιδίων δηλώνει ότι όλες οι μορφές ύλης, η ηλεκτρική ενέργεια σε περίπτωση διασταύρωσης σήραγγας, υπάρχουν σε δύο ξεχωριστές καταστάσεις ταυτόχρονα.Πρώτον, το θέμα υπάρχει ως σωματίδιο, όπως ένα ηλεκτρόνιο, το οποίο έχει μια ορισμένη ποσότητα ενεργού μηχανικής ενέργειας λόγω της μάζας και της ταχύτητά του.Δεύτερον, το θέμα υπάρχει ως κυματομορφή, η οποία λειτουργεί και δονείται σε μια συγκεκριμένη συχνότητα.

Ως αποτέλεσμα της δυαδικότητας των κυμάτων-σωματιδίων, ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να μην έχει την ενεργή μηχανική ενέργεια για να περάσει από ένα φράγμα.Ωστόσο, σε αρκετά υψηλή συχνότητα, μπορεί να έχει αρκετή ενέργεια κυματομορφής για να περάσει από το φράγμα.Σε μια αρκετά υψηλή συχνότητα, η ενέργεια κυματομορφής ενός ηλεκτρονίου μπορεί κυριολεκτικά να δονείται μέσω του φραγμού χαμηλής συχνότητας σε μια δράση που αναφέρεται ως κβαντική σήραγγα.Ως αποτέλεσμα των πολύ υψηλών συχνοτήτων που εμπλέκονται στην κβαντική σήραγγα, οι ενέργειες των εμπλεκόμενων ηλεκτρονίων συμβαίνουν εξαιρετικά γρήγορα, γεγονός που επιτρέπει σε μια συσκευή που χρησιμοποιεί μια διασταύρωση σήραγγας για να λειτουργεί εξαιρετικά γρήγορα.Αυτή η ταχύτητα μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για την επιτάχυνση της λειτουργίας του ηλεκτρικού εξοπλισμού ή για την ανίχνευση, τον εντοπισμό και την αντίδραση σε πολύ γρήγορη μετακίνηση ενέργειας, όπως τα ελαφρά κύματα.Παρέχουν την ταχύτητα ανάγνωσης και γραφής από και προς τη μνήμη flash, επιτρέπουν την κατασκευή εξαιρετικά γρήγορων ταλαντωτών που αυξάνουν την ταχύτητα λειτουργίας των υπολογιστών και επιτρέπουν την κατασκευή επιστημονικών οργάνων που μπορούν να ανιχνεύσουν και να λειτουργούν σε περιβάλλοντα υψηλής ακτινοβολίας.

Η διασταύρωση της σήραγγας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να αλληλεπιδράσει με την ελαφριά ενέργεια και εμπλέκεται σε πολλά ερευνητικά έργα που σχετίζονται με το φως.Στην έρευνα καθαρής ενέργειας, ενσωματώνεται σε ηλιακά κύτταρα υψηλής απόδοσης, όπου οι υψηλές λειτουργικές συχνότητες του επιτρέπουν να συλλάβει περισσότερη ενέργεια από τα συμβατικά κύτταρα από την ίδια ποσότητα φωτός.Χρησιμοποιείται επίσης σε συνδυασμό με υπεραγωγούς για την παραγωγή ανιχνευτών παρόμοιων με αυτούς που χρησιμοποιούνται σε ψηφιακές κάμερες, με την εξαίρεση ότι μπορούν να δουν υπεριώδη, ακτίνες Χ και πολλούς άλλους τύπους ενέργειων κυματομορφής και ακτινοβολιών.