Kvante eller ej? Matematiske ligninger løser nanostrukturers adfærd

Forskere har længe diskuteret, om kvantemekanik spiller en rolle i opførsel af nanostrukturer, såsom kvanteprikker og nanotråde. Nu har et team af forskere ved University of California, Berkeley, udviklet et sæt matematiske ligninger, der definitivt kan løse dette spørgsmål.

Ligningerne, offentliggjort i tidsskriftet Nature Nanotechnology, viser, at nanostrukturers opførsel kan beskrives af klassisk fysik eller i det mindste en modificeret version af klassisk fysik, der foretager små korrektioner for kvanteeffekter. Det betyder, at kvantemekanikken ikke spiller en væsentlig rolle i nanostrukturers opførsel.

Dette fund er vigtigt for udviklingen af ​​nanoteknologi, da det betyder, at ingeniører kan designe og bygge nanostrukturer uden at skulle bekymre sig om kvanteeffekter. Dette kan føre til en ny generation af elektroniske enheder, solceller og andre teknologier, der er mindre, hurtigere og mere effektive end nuværende enheder.

Forskernes ligninger er baseret på en teknik kaldet density functional theory (DFT). DFT er en meget brugt metode til beregning af materialers egenskaber, og den har haft succes med at beskrive adfærden af ​​en lang række materialer, fra simple atomer til komplekse molekyler.

Forskerne modificerede DFT til at inkludere små korrektioner for kvanteeffekter. Disse korrektioner er nødvendige, fordi DFT er en klassisk teori, og den tager ikke højde for elektronernes bølge-partikeldualitet.

Forskernes ligninger er et væsentligt fremskridt i forståelsen af ​​nanostrukturer. De giver et endegyldigt svar på spørgsmålet om, hvorvidt kvantemekanik spiller en rolle i nanostrukturers adfærd, og de åbner døren til en ny generation af nanoteknologiske enheder.

Ud over deres betydning for nanoteknologien har forskernes ligninger også betydning for fundamental fysik. De viser, at den klassiske fysiks love er tilstrækkelige til at beskrive stoffets adfærd på nanoskala. Dette er et væsentligt fund, da det udfordrer den traditionelle opfattelse, at kvantemekanik er den eneste teori, der kan beskrive stoffets adfærd på atomare og subatomare skalaer.

Forskernes ligninger er et stærkt værktøj til at forstå nanostrukturers adfærd. De vil helt sikkert spille en stor rolle i udviklingen af ​​fremtidens nanoteknologiske enheder.