Dải dẫn là gì?

Được sử dụng trong cơ học lượng tử, dải dẫn thuật ngữ đề cập đến một khu vực của các quỹ đạo kết hợp, hoặc một dải, cho các electron trong một phân tử.Không giống như dải hóa trị, dải dẫn hiếm khi chứa các electron.Ở các trạng thái bị kích thích, các electron sẽ di chuyển vào dải dẫn trong giây lát trước khi giải phóng năng lượng của chúng và rơi trở lại vào các quỹ đạo điện tử thấp hơn.Hiểu hành vi của các electron liên quan đến ban nhạc này là hữu ích trong việc hiểu cách các chất khác nhau hoạt động.Trong cơ học lượng tử, khái niệm của dải dẫn được đề cập trong lý thuyết ban nhạc.Các nguyên tử được sắp xếp với proton mdash;Các hạt tích điện dương mdash;và neutron mdash;các hạt trung tính mdash;tập hợp ở trung tâm.Electron mdash;Phân tử tích điện âm mdash nhỏ;Quỹ đạo cụm trung tâm, tương tự như cách các hành tinh trong hệ mặt trời quay quanh mặt trời.Giống như các hành tinh, các electron đã đặt quỹ đạo.Tuy nhiên, không giống như các hành tinh, các electron có thể di chuyển vào một quỹ đạo khác nếu chúng có đủ năng lượng.Nói chung, các electron được tìm thấy trong các quỹ đạo thấp hơn của một nguyên tử.Các electron sẽ luôn lấp đầy quỹ đạo thấp nhất trước tiên, chỉ di chuyển sang tiếp theo khi lần đầu tiên được lấp đầy.Vị trí tự nhiên này được gọi là trạng thái mặt đất nguyên tử.Các electron hóa trị của một nguyên tử, hoặc các điện tử thường được tìm thấy trong dải ngoài cùng của các quỹ đạo trạng thái cơ bản, có khả năng được chia sẻ với các nguyên tử khác.Trong các liên kết cộng hóa trị, các electron hóa trị của nhiều nguyên tử chia sẻ quỹ đạo của chúng.Các quỹ đạo ban đầu của các electron hóa trị mờ cùng nhau, tạo ra một dải hóa trị trong phân tử.

Khi các electron tăng năng lượng hoặc đạt đến trạng thái kích thích, chúng có thể di chuyển đến các quỹ đạo cao hơn, được tìm thấy trong dải dẫn.Các electron phải có đủ năng lượng để nhảy qua một khu vực không electron, hoặc khoảng cách dải, để đến dải dẫn.Vì các electron cuối cùng thích ở trạng thái cơ bản, một lần trong dải dẫn, chúng sẽ giải phóng năng lượng dưới dạng các photon ánh sáng và rơi trở lại các quỹ đạo băng giá của chúng.Tổng thời gian một electron nằm trong dải dẫn là ít hơn một giây. Khả năng của các electron tiếp cận dải dẫn xác định độ dẫn điện của một vật thể.Các chất khác nhau có kích thước khoảng cách dải khác nhau, vì vậy một số chất đòi hỏi ít năng lượng hơn để di chuyển các electron giữa các quỹ đạo.Ví dụ, các dây dẫn có một khoảng cách dải nhỏ, vì vậy các electron không cần nhiều năng lượng để nhảy khoảng cách tối thiểu này và đến dải dẫn.Đây là lý do tại sao các dây dẫn là lý tưởng để dẫn điện.Ngược lại, các chất cách điện có khoảng cách dải rất lớn, vì vậy chúng đòi hỏi nhiều năng lượng hơn cho các electron để tạo ra bước nhảy và do đó không tiến hành điện tốt.