Apa itu persimpangan terowongan?

Persimpangan terowongan adalah titik di mana dua bahan konduktif elektrik atau magnetik yang berbeda bertemu, biasanya dipisahkan oleh penghalang tipis, untuk tujuan melewati elektron dari satu bahan ke bahan lainnya.Aspek yang menentukan dari persimpangan terowongan adalah bahwa, secara mekanis, elektron terlalu lemah untuk menembus penghalang persimpangan tetapi tetap melakukannya meskipun prinsip yang disebut tunneling kuantum.Persimpangan terowongan berguna di banyak perangkat elektronik yang bekerja cepat, seperti chip memori flash, meningkatkan efisiensi sel fotovoltaik, dan konstruksi dioda yang sangat cepat yang mampu bereaksi pada frekuensi yang lebih tinggi daripada yang mungkin terjadi.

Prinsip kuantumTunneling, di mana pengoperasian semua persimpangan terowongan didasarkan, didirikan pada teori mekanika kuantum.Teori -teori ini menyatakan bahwa meskipun, secara matematis, elektron tidak memiliki energi mekanik aktif untuk melewati energi yang disimpan dari penghalang yang diberikan, kemungkinan elektron yang diberikan melanggar penghalang, meskipun sangat kecil, bukan nol.Sebagai lewatnya elektron meskipun penghalang yang jelas-jelas superior biasanya tidak secara matematis atau mekanis, tetapi tetap ada, para ilmuwan telah menduga bahwa elektron mencapai ini sebagai hasil dari teori mekanika kuantum yang disebut dualitas gelombang-partikel.Teori dualitas partikel menyatakan bahwa semua bentuk materi, listrik dalam kasus persimpangan terowongan, ada di dua negara terpisah secara bersamaan.Pertama, masalah ini ada sebagai partikel, seperti elektron, yang memiliki sejumlah energi mekanik aktif karena massa dan kecepatannya.Kedua, masalah ini ada sebagai bentuk gelombang, yang beroperasi dan bergetar pada frekuensi tertentu.

Sebagai hasil dari dualitas gelombang-partikel, elektron mungkin tidak memiliki energi mekanik aktif untuk melewati penghalang;Namun, pada frekuensi yang cukup tinggi, ia mungkin memiliki energi gelombang yang cukup untuk melewati penghalang.Pada frekuensi yang cukup tinggi, energi bentuk gelombang elektron secara harfiah dapat bergetar melalui penghalang frekuensi rendah dalam tindakan yang disebut tunneling kuantum.Sebagai hasil dari frekuensi yang sangat tinggi yang terlibat dengan tunneling kuantum, tindakan elektron yang terlibat terjadi dengan sangat cepat, yang memungkinkan perangkat yang menggunakan persimpangan terowongan untuk beroperasi dengan sangat cepat.Kecepatan ini kemudian dapat digunakan untuk mempercepat pengoperasian peralatan listrik atau untuk mendeteksi, mengidentifikasi, dan bereaksi terhadap bentuk energi yang sangat cepat seperti gelombang cahaya.

Dalam praktiknya, persimpangan terowongan digunakan terutama dalam elektronik.Mereka memberikan kecepatan untuk membaca dan menulis ke dan dari memori flash, memungkinkan pembuatan osilator yang sangat cepat yang meningkatkan kecepatan operasional komputer, dan memungkinkan pembangunan instrumen ilmiah yang dapat mendeteksi dan beroperasi di lingkungan radiasi tinggi.

Persimpangan terowongan juga dapat digunakan untuk berinteraksi dengan energi cahaya dan terlibat dalam sejumlah proyek penelitian terkait cahaya.Dalam penelitian energi bersih, ia dimasukkan ke dalam sel surya efisiensi tinggi, di mana frekuensi operasionalnya yang tinggi memungkinkannya untuk menangkap lebih banyak energi daripada sel konvensional dari jumlah cahaya yang sama.Ini juga digunakan bersama dengan superkonduktor untuk menghasilkan detektor yang mirip dengan yang digunakan dalam kamera digital, dengan pengecualian bahwa mereka dapat melihat ultraviolet, sinar-X, dan banyak jenis energi dan radiasi bentuk gelombang lainnya.