что такое квантовые точки и почему их называют искусственными атомами.  • Квантовые точки - это локализованные электроны в полупроводниковых материалах, которые имеют дискретный набор уровней энергии.  00:06:50 Проблемы с атомами и решение с квантовыми точками • Атомы имеют проблемы с взаимодействием со светом и сложностью работы с ними.  • Квантовые точки решают эти проблемы, так как они хорошо совместимы с полупроводниковыми технологиями и могут быть перестроены для соответствия желаемым длинам волн и частотам.  00:12:05 Виды квантовых точек и материалы • Квантовые точки могут быть эпитаксиально выращенными (на поверхности кристалла) или коллоидными (выращенными в растворе).  • Популярные материалы для квантовых точек: кремний, германий, индий, мышьяк, арсенит галлия, алюминий, галлий, мышьяк.  • Выбор материала определяет длину волны или цвет излучаемого света.  00:14:09 Что такое квантовая точка • Квантовые точки - это наноразмерные полупроводниковые кристаллы, которые могут излучать свет.  • Они могут быть сделаны из разных материалов, таких как кадмий-селен, кадмий-титан, цинк-селен и другие.  • Квантовые точки излучают свет лучше, чем атомы, из-за их большего размера и диполя.  00:20:44 Применение квантовых точек • Квантовые точки могут использоваться как люминесцентные красители для создания мониторов и телевизоров на основе квантовых точек.  • Они также могут использоваться как активная среда для лазеров и в квантовых компьютерах.  • Из квантовых точек можно излучать пары запутанных фотонов, что важно для телекоммуникации.
вы не ответили на главный вопрос, искусственный атом? Фулерен например, это кванотовая точка? Формально решение уравнения шредингера допустимо и для нескольких ядер, потому это просто алгебраическое ообощение.
@@ВасилийМашира ну искусственный атом это не научное определение, а красивый наглядный образ. Алфёров его активно использовал, я подумал, что и мне тогда можно Фуллерены никто так, насколько мне известно, не называл.
@@nauchnyi_kosarev , иногда можно и не думать а спросить химиков, могут ли искусственные атому образовывать комплексы и как в таком случае идентифицировать связи, 🙂
@@ВасилийМашира не было пока такой задачи! В твердом теле, когда атомов уже тысячи, про отдельные связи речи не идёт 🤷 это же не фуллерен с 60ю штуками У меня на кафедре родной их очень любили, считали всё время что-то, но уже лет 10 как не занимаются, я думаю.
Уметь объяснить просто и чтобы при этом все было понятно даже ребенку, это талант. Спасибо раньше не мог понять, что это за точки такие, а теперь понял все очень ясно👍
@@nauchnyi_kosarevправда что квантовая точка это не атом и он имеет размер в 100 раз больше чем атом? Или ну я понял из видео, что это ещё не доработанный исскуственный атом, исскуственный атом по поему должен быть и с размером с атомом
@@dios9168 искусственный атом это научно-популярное название, которое показывает, что не только атом может быть квантовым источником света. Т.е. там образуются уровни электрона за счёт пространственного ограничения его движения по всем направлениям. В научной среде их так максимум для красного словца называют Цели сделать размером с атом нет, они хороши такими, какие они есть. 10-20 нанометров это прекрасный размер для современной нано электроники. Если честно, хорошо бы и побольше их сделать, но тоже не выходит. И да, там тысячи атомов.
• Квантовые точки - локализованные электроны в полупроводниковых материалах с дискретным набором уровней энергии.  • Атомы имеют проблемы со взаимодействием со светом и сложностью работы с ними.  • Квантовые точки решают эти проблемы, хорошо совместимы с полупроводниковыми технологиями и могут быть перестроены.  • Квантовые точки могут быть эпитаксиально выращенными или коллоидными, и выбор материала определяет длину волны или цвет излучаемого света.  • Квантовые точки являются наноразмерными полупроводниковыми кристаллами, которые могут излучать свет и могут быть сделаны из разных материалов.  • Квантовые точки излучают свет лучше, чем атомы, из-за их большего размера и диполя.  • Квантовые точки могут использоваться как люминесцентные красители для создания мониторов и телевизоров на основе квантовых точек, а также как активная среда для лазеров и в квантовых компьютерах
Малый объект (электрон), запертый в потенциальной яме, приобретает квантовые свойства: может обладать только строго-определенной энергией. В случае атома роль потенциальной ямы выполняет положительно заряженное массивное ядро. Если в окрестности есть другие потенциальные ямы, объект может "перескочить" в другую область, тогда говорят о туннелировании, или туннельном эффекте. Так, в полупроводниковых (нелинейных) элементах, например, в диодах, в области p-n перехода свободные электроны оказываются заперты границами очень тонкого слоя, при приложении достаточно малого напряжения к p-n-переходу, их энергии оказывается не достаточно, чтобы выбраться оттуда. Однако, есть не нулевая вероятность нахождения за границами p-n-перехода, и происходит туннелирование. Это видно на вольт-амперной характеристике (по оси абсцисс - приложенное напряжение, ординат - ток черед диод), около нуля есть небольшой скачок тока (он совсем маленький, обычно не показывают на ВАХ в справочниках), он вызван туннельным эффектом.
Спасибо за напоминание, что есть даже отдельная категория диодов - туннельные, в которых эффект доведён до макроскопического, даже выпускали промышленно, например 3И306.
• Квантовые точки - локализованные электроны в полупроводниковых материалах с дискретным набором уровней энергии. • Атомы имеют проблемы с взаимодействием со светом и сложностью работы с ними. • Квантовые точки решают эти проблемы, хорошо совместимы с полупроводниковыми технологиями и могут быть перестроены. • Квантовые точки могут быть эпитаксиально выращенными или коллоидными, и выбор материала определяет длину волны или цвет излучаемого света. • Квантовые точки - это наноразмерные полупроводниковые кристаллы, которые могут излучать свет и могут быть сделаны из разных материалов. • Квантовые точки излучают свет лучше, чем атомы, из-за их большего размера и диполя. • Квантовые точки могут использоваться как люминесцентные красители для создания мониторов и телевизоров, а также как активная среда для лазеров и в квантовых компьютерах.
От изотопа к изотопу меняются сами длины волн. H-alpha у обычного водорода - 656,281 нм, у дейтерия - 656,104 нм, а у трития - 656,045 нм. Разница, как видим, ничтожна, и это пример элемента, где массы изотопов в разы отличаются, но, тем не менее, разница всё-таки есть, разные изотопы дают разные длины волн излучения. Ну а что до вопросов... Сколько-то лет назад я у себя в институте на дне открытых дверей развлекал абитуриентов катушкой Тесла. А рядом сидел мужик с этими самыми квантовыми точками. Ну и я поинтересовался у него, над какими применениями точек он работает. Оказалось, что над газовыми детекторами, по его словам: "одна молекула, севшая на поверхность с квантовыми точками, может изменить её оптические свойства в радиусе микрона, т.е. одна молекула даёт макроскопический эффект". Тогда как раз недавно был взрыв на шахте из-за того, что в датчиках метана никто не менял батарейки, и у меня тут же возник вопрос: "а можно ли сделать какую-то пластинку с квантовыми точками, которая в нормальном состоянии будет, например, зелёной, а если в воздухе присутствует метан - будет становиться красной?" Далее последовал поток брани и проклятий в мою сторону, т.к. человек всю жизнь положил чтобы примеси с концентрацией в одну триллионную выявлять, а я тут какой-то чёртов метан в процентной концентрации его квантовыми точками выявлять хочу... Ну так вот вопрос остался без ответа: можно ли с их помощью сделать такой пассивный (т.е. не требующий никаких источников питания, расходных материалов и т.д.) газоанализатор, который менял бы цвет (или прозрачность, или ещё что легко заметное невооружённым глазом) в зависимости от концентрации в воздухе тех или иных газов? Несмотря на все проклятия со стороны этого мужика, мне по прежнему кажется очень актуальным, например, наносить на одежду шахтёров полоски, которые будут менять цвет при появлении опасной концентрации метана, углекислого газа и прочих штук, представляющих угрозу жизни. Ибо электронный газоанализатор - это хорошо, но просто пассивная поверхность, фундаментальные свойства которой заставляют её меняться при появлении опасности - это куда надёжнее.
Беда и сила физики в том, что физику объясняет математика. Одна матмодель описывающая два разных физических явления привела к тому что гравитация = искривление пространства; гравитация = ускорение; красное смещение = удаление объекта, свет = волна. Мысленные эксперименты заменяют реальные. Альтернативные объяснения заменяем на исправление старой теории вопреки логике с помощью "какой то штуки": темной материи, темной энергии.
Ну пока мы не придумаем как численные предсказания делать без математики приходится пользоваться ею, тут пока альтернативных идей я не вижу. Альтернативные объяснения обычно не могут описать все накопленные за многие годы экспериментальные данные, приходится корректировать существующие модели. Главное, что тогда мы снова можем описывать реально наблюдаемые данные - а в этом и вся идея. Могу посоветовать вам вот эту короткую лекцию для пояснения принципов работы науки, там весь курс отличный. ruclips.net/video/i8KKku5IU1c/видео.html Думаю, я сам сделаю видео на эту тему в скором времени.
Интересное видео, отдельное спасибо за пояснение практического применения квантовых точек! У вас хорошо получается объяснять, буду рада новым обзорам передовых научных исследований Я вообще материаловед, но очень интересно наблюдать как мои университетские знания физики, химии и других дисциплин собираются в одно общее
В целом у неорганических кристаллов допантами можно регулировать ширину запрещённой области, тем самым возможен красный/синий сдвиг по отношению к обычному кристаллу.
Хотелось бы больше про использование в мониторах. Там бардак с терминами. Они QLED называют покрытие обычный TN матрицы. Что там квантовая точка делает - не понятно. Если бы квантовые точки были излучателями, то это был бы аналог OLED, вроде microLED, но вроде это не так.
Я как эту технологию понимаю - матрица светит любым способом синим, как именно переключается свет не важно. А в красных и зелёных пикселях наполнитель из квантовых точек, они поглощают синий и светятся в красном. Спектр узкий получается, эффективность преобразования высокая.
@@nauchnyi_kosarev То есть вместо: "белый цвет - цветофильтр - lcd" мы имеем "синий - lcd" и "синий - (перизлучаем красный или зеленый) - lcd"? По факту просто увеличиваем КПД и уменьшаем ширину спектральных линий.
@@namezys по идее да. Получается, что мы не отрезаем компоненты белого, а снижаем энергию фотона. Тоже потеря энергии, конечно, но не такая дикая. Когда обсуждают характеристики дисплеев спектры каждого компонента любят обсуждать, вот тут очень чётко определенные цвета должны быть с узкими спектральными линиями
Расскажи такое. Я не читал комментарии, возможно, тут физики или ученые. Меня как обычного человека интересуют такие вопросы: правда ли то, что, открытые на данный момент самые неделимые элементарные частицы, кванты или как их там еще, обладают своими характеристиками, но неизвестной величиной в размерах, и вообще, что свойство размера к ним применимо? далее, если, допустим, они не поддаются свойству размера, то, может ли быть, что они проявляют только свои специфические свойства, и вообще не имеют размера? далее, возможно ли то, что если размером они не обдадают, то все остальные свойста это просто обмен информацией, даже при том, что эти обмены находятся в принципально разной природе? далее, восзможно ли то, что все, что нас окружает является только обменом информацией, пусть, даже это проявляется на уровне физических свойств и качеств? ну, типа, это похожая, и, существующая в природе модель, похожая на компьютерную модель, обладающая точными физическими и химическими свойствами и последствиями? но это все равно информация, а ее реализация это уже природное "волшебство"?
про размер - это очень хороший вопрос, который не очень очевиден с первого взгляда. объясню на примере - есть лазерный луч. у него какой диаметр? как мы вообще определяем диаметр такого объекта без чёткой границы? это такой кружочек где 99% света внутри? или 95 (как и делают) или это средний размер? там разница будет огромная в разы. в общем, размер применим с учётом того что мы под ним понимаем. про остальное скажу так, что бы это ни было, существующие математические модели это всё вполне себе хорошо описывают
Замечательно! Большое спасибо, Александр. Крепкого здоровья и всего самого доброго Вам и Вашим близким. P.S. Отдельная, но не менее искренняя благодарность комментаторам и вопрошающим.
блин , дядь, спасибо тебе огромное, что я смогла узнать об этом, совершенно не напрягаясь! я вряд ли гуглила бы это, а тут, кликнула, увидев знакомые слова и узнала новое и интересное) нам в институте (учусь я на конструировании электронной аппаратуры) на физ основах микроэлектроники про кв точки рассказывали, но вообще не отложилось, дали просто строгое определение, думаю, связано это с тем, что подразумевается, что для нас это не главное, но всё равно, безумно интересно! По теме еще про квантовые ямы интересно было бы подробнее узнать
Можно и так, но тут вопрос что хочется получить. Для квантового эффекта Холла именно так постоянный ток и делят на кванты и смотрят движение конкретных электронов
На одной орбите можно разместить 4 эл. Да, там колебательные системы"с точки зрения геометрии, "но там нет понятия времени и квантов. А, премию дают потому ,что так надо запутать). Наверное нельзя описать дискретно , если это не искать. Везде ввели правила, что нельзя, что можно. Но сточки зрения математики в которой можно все, что нам нужно.) но пару простых опытов и все рухнет.
Мне стали интересные всякие квантовые штучки после прочтения статьи про эффект «анти-бабочки». Мне она показалась очень романтичной и вдохновляющей (у меня специфические взгляды на эту жизнь, я знаю). А трагические истории с радиацией пугают гораздо сильнее фильмов ужасов (вот где по-настоящему невидимый человечества - неизвестность под названием радиоактивное излучение). Так что теперь квантовая наука заменяет мне художественную литературу))
Научный Косарев спасибо за ролик. Ты упоминал лазерный пинцет для атомов. Можно поподробнее? Устройство, недостатки, развитие, перспективы, где используются или могут использованы.
Спасибо за хорошую идею! Надо про это рассказать. Это нобелевская премия по физике 2018го года, кстати! Биологи ими пользуются очень активно, любители одиночных атомов. Я помню, что примерно за пару месяцев до нобелевской премии того года слышал как коллеги биологи его активно обсуждали в плане работы. Очень тогда порадовало, что "о, а я про него слышал" когда собственно премию дали.
очень интересное видео, с нетерпением жду продолжения темы, очень интересно было бы посмотреть Ваш разбор пары запутанных фотонов, сделайте, пожалуйста. Желаю успехов
Спасибо! Уже работаю над этим, но надо подумать как это изложить так, чтобы и понятно было и не опускать важные детали и волновые функции сильно много не показывать.
Не поверите, сидел минут 20 думал как без формул про них сказать и придумал струны. Вчера открываю описание Нобелевской премии по физике (сверхкороткие импульсы) за этот год, а там ровно оно. Было очень приятно, что сам додумался 😊
Ок. Забрал фотон, перешел вверх. Отдал такой же фотон - перешел вниз. Тогда два вопроса. 1) А в процессе нахождения на определенном уровне, когда он как г. в проруби болтается, он на это движение вообще энергии не тратит? Вечный двигатель? 2) Основной источник внешней энергии для нас - Солнце. Постоянно бомбардирует фотонами, энергия накапливается. Это в чем-то выражается? Куда уходит постоянно добавляемая Солнцем энергия?
1) Ну там кроме как на излучение энергия не тратится, какие там ещё диссипационные мехаизмы? У струны есть трение, она там теряет энергию. А в случае квантового состояния можно это представлять себе как струну, но это аналогия. Так что реального движения там нет. Чтобы это стало вечным двигателем вы должны иметь возможность эту энергию "движения" как-то забрать. Движения нет, энергию кроме как через излучение фотона не забрать, так что вечного двигателя не получится. 2) Я этот вопрос в деталях не изучал, хотя за это вроде как тоже нобелевскую премию по физике дали в 2021м году. Так на вскидку скажу, что раз температура у нас не слишком сильно растёт, то падающая энергия равна потерянной. Самый простой вариант как мы её теряем - тепловым излучением. Да и тупо отражаться должно достаточно много.
@@nauchnyi_kosarev Спасибо большое за ответ! Надеюсь, в обозримом будущем смогут создавать гетеробиполярные транзисторы методом молекулярно-лучевой эпитаксии на GaAs работающими не только при криогенных температурах ) И увидим, наконец, прорыв в частотах процессоров.
@@katerok76 а я думаю, что они прекрасно себе существуют, но вот технологии заточены под кремний. Да и пластины кремния и арсенида галлия по цене сильно отличаются, и, вроде бы, 300 мм арсенида галлия не делают.
Оч интересно! И хочется со всех сторон на это посмотреть). Можете рассказать практическую часть, но не только как физика, но и как лаборатории/организации - какая экономика у исследований и у производства точек? Что это за рынок сбыта точек, сколько стоит одна , как долго и каким образом её делают и доставляют до конечного устройства? И какая доля стоимости придется на точку (производство, патент, ..)
Очень круто! Как предложение, было бы комфортно вначале в двух словах сказать зачем это всё надо (прикладное применение), до погружения в предмет. Насколько позже понял из вашего рассказа, прикладное применение квантовых точек - это 2-3х повышение эффективности в оптоэлектронике и дисплеях, фотовольтаике (солнечных панелях), квантовых вычислениях (потенциальные кубиты). То есть успешные результаты ваших исследований могут дать миллиарды USD экономического эффекта в полупроводниковой промышленности. А вас миллионером при патентовании и лийензировании. А на какой стадии сейчас Ваши исследования квантовых точек?
Формат Ютуба, к сожалению, не лекция. Лекции профессионалов больше тысячи просмотров не набирают т.к. смотреть тяжело Квантовые точки сейчас в 2х областях реально используют, это лазеры в ближнем ИК диапазоне и дисплеи. В принципе да, большие деньги. А про свои исследования я а отдельном видео рассказывал 😉
я так понял что раньше светодиоды были только фиксированного цвета а сейчас абсолютно любого. а цвет зависит просто от размера точки. так можно и в ультрацвета выходить и в инфра цвета круть!
Светодиоды пока что не на квантовых точках, а на гетеропереходах или квантовых ямах. А меняя размер квантовых точек можно уйти в инфракрасный в системе InGaAs, для ультрафиолетового нужна другая система типа InGaN и тоже должно выйти
Привет, Дмитрий. Было бы интересно послушать последние новости об испытаниях в области устройства частиц и о развитии m-теории или её альтернатив. Особенно интересуют структура и механика вихревых явлений и солитонов в квантовых полях.
Ой, это дело интересное, но я очень очень далёк оттуда. Я полупроводниками занимаюсь, там совершенно другая жизнь - и кстати очень интересная. Про поляритон слышали когда-нибудь? Это суперпозиция фотона и электронно-дырочной пары. Они образуют кондентас Бозе-Эйнштейна, очень классная штука и на её основе можно сделать лазер или всякие квантовые компьютеры. Вот про это я могу
@@nauchnyi_kosarev любая информация о реальном устройстве частиц очень интересна. Насколько я понимаю, теоретики всё очень упрощают в своих моделях для упрощения расчётов. И хотелось бы знать больше о том, что наука действительно видит на таких маленьких масштабах. В том числе, как на примере лазера или кубита проявляет себя квантовая природа. Похоже, сейчас наука движется в сторону тех самых m-теории и теории узлов, и т.д. И всё, что хоть как-то их касается, - очень интересно.
вы очень хитро вопрос ставите "а как реально?". Вот вы машину описываете как едет - используете приближение материальной точки, ну если повезёт с учтёте её инерцию вращения. "реально" было бы написать уравнение движения для каждого её атома, но смысла-то нет? Более того, мы знаем, что механика Ньютона не точная - надо либо квантвоую, либо релятивистскую. Но ведь по факту то, понимая упрощения, мы можем описывать это всё и классической механикой. И всё прекрасно работает. Поэтому "реальность" и "истина" это очень жёсткие слова, сейчас все сходятся к тому, что надо описать качественно и количественно то, что мы наблюдаем. Ну и все, но если проговорить ограничения модели и точность примерно как я в примере с машиной написал. Вообще, очень хорошая тема - я как раз хотел про это видео записать. Про философию науки, позитивизмы, прагматизмы итд. А про поведение на маленьких масштабах это очень загадочно звучит, я такого насмотревшись на физфак и пошёл. На самом деле, всё очень прозаично и прекрасно описывается квантовой механикой с математикой, которую очень сложно без подготовки переварить. Я вам могу посоветовать книгу Иванов "как понимать квантовую механику", я её читал - очень по делу. Там многие вещи проговариваются, которые в учебниках чётко не написаны. Она гуглится очень легко в бесплатном доступе висит. А вообще хорошая тема, спасибо! я подумаю, что такого интересного рассказать!
@@nauchnyi_kosarev Уважаемый! Умственное понимание и умственное исследование - это, конечно, замечательно. Но..... , это - умственное, опять же - умственное. И даже когда вы смотрите на так называемые "показания" приборов, то это, опять же, всего лишь умственное восприятие и, при этом, - нетождественное, не одно и тоже, что и наблюдаемый процесс, "понимаемый" умом, ограниченным самим же Собой ! Поэтому воспринимаете процесс своего же собственного восприятия, но не процесс, ПодРазумеваемый . Поэтому так называемая "точка" - это давно известная абстракция. Тем более - бесконечно малая точка, которую невозможно ни представить, ни зафиксировать приборами, состоящими, опять же и всего лишь, из элементов таблицы Менделеева. И тем более : бесконечно малая точка - бесконечна, то есть - движется бесконечно. И более того : когда вы смотрите на след чего-то, то это что-то(нечто) - также след чего-то !! И так Далее ...............
можно ли остановить спин электрона? Если бы мы создли допустим наногенератор, который бы подцепили к электрону и снимали бы энергию вращения спина на этот неногнератор, то в итоге спин электрона бы остановился или спин бы бесконечно давал бы генератору энергию?
05:00 Понравились вот эти примеры. Помню когда-то давно изучал: [+] Про картинку справа (со спектрами излучения и поглощения). Обычно когда говорят про спектральный анализ, показывают эту картинку и рассказывают один единственный пример водорода, как будто другие химический элементы дают совсем разные результаты да так, что не объяснишь. Результаты переходов в нанометрах никак не объясняли, это было похоже на случайный набор измеренных цифр, связанных только с водородом. Помню мне про закономерности в линиях вообще не говорили (Линии Лаймана, Серия Бальмера, Серия Пашена). [+] Про картинку слева (линейчатые спектры) вообще пропускают при объяснении, максимум говорили про переходы. Картину в целом на подобии что-то сложнее водорода объяснить никто не мог. Книги молчаливые создания. Задавать вопросы тогда было не у кого. Даже те кто это преподавал были без понятия о чём они рассказывают. Как будто заучили что-то наизусть и не подумав пытаются пересказать. В общем на вопросы не отвечали никак. Не то что сейчас в эру информационных технологий. Тут хотя бы есть кого послушать и на что посмотреть. Я согласен, что объяснять нужно так, чтобы даже дурак всё понял. Не все люди участвуют в развитии физики, а понимать всё это хотя-бы на базовом уровне нужно. Так или иначе информация собирается по крупицам и всё правильно никогда не объяснить в одном видео, так что это нормально, что не всем нравится.
1 - вообще не то, что структура атомов - структура и спектры моллекулы вполне понятны. На столько понятны, что университетские курсы есть, есть квантовая химия, к примеру. Друг у меня ей занимался вполне в медицинском разрезе, прикладном. А энергия перехода в нанометрах зависят от энергии перехода, через постоянную планка и скорость света. Если хотите быстро посчитать, то E(эВ) = 1239/ длина воны (нм). 1200 нанометров это примерно 1 эВ. 2 - спектры многих атомов понятны причём с точностью до каких-то мелких расщеплений в магнитном поле или в результате сверхтонкого расщепления. Мой одногруппник, к примеру, расчитывал спектры ионов редкоземельных металлов. Вполне себе сложная штука и ничего, считается. Я как - то делал доклад перед аудиторией состоящий из 5 специалистов по квантовым точкам и студентами, было очень непонятно как сделать так, чтобы и одни не уснули и другие не отключились от информации. В общем, да, всем не угодишь
По идее можно, квантовая точка как излучатель или приёмник. Волноводы вокруг них научились делать достаточно хорошо. Перспективна технология или нет это скорее вопрос того какую задачу этим можно решить и сколько это будет стоить. Тут у меня идей не много
Если в квантовой точке размер определяет длинну волны так это значит что все 10 тысяч электронов от 10 тысяч атомов составляющих эту кВ точку «синхронизированы» и описываются одной волновой функцией? И эта точка соответственно поглощает и испускает ОДИН фотон?
Очень хороший вопрос! Полупроводники устроены достаточно хитро, там атомы образуют зоны для электронов и дырок в которых они обитают, а между ними запрещённая зона. И вот всё это хитрое ввзаимодействие, как вы выразились "синхронизация" сводится к созданию этих зон. И в них уже можно рассматривать электрон как обычную частицу, ну и дырку тоже. Но факт того, что они в кристалле, а не просто где-то в пустом пространстве влияет на то, что у них в уравнениях типа F=ma приходится использовать не обычную массу электрона в вакууме, а эффективную массу. Она меньше обычной, хорошо измеряется, как и сам кристалл достаточно анизотропная.
А про один меня сегодня уже спрашивали, я с вашего позволения скопирую ответ. "Для излучения нужны электрон и дырка. При фотовозбуждении вы выбиваете электроны из валентной зоны и остаются дырки. При излучении обратный процесс. Один электрон, одна дырка. Хотите две пары, так тоже можно. Будут излучаться запутанные фотоны, кстати. Но вот процесс менее вероятный, чтобы так было надо особенно постараться"
Ну вот за сколько времени фотон пролетает атом? Масштабы времени примерно такие. 30*10^-10/3*10^8 м/c ну получается 10^-17 секунды примерно. Достаточно быстро. А на сколько за это время определена энергия системы это вы уж сами прикидывайте через соотношение неопределённостей. Вряд-ли будет понятно в каком состоянии атом.
@@ГогаГогов-э5я огромная полусвастика на аватарке располагает к такому приветствию. Я вижу, что там ниже что-то про Zorro, но слишком уж это мелко написано.
@@nauchnyi_kosarev извини туплю - что ты имел ввиду "Буду не хуже деда)" ?)) Я про Кайло Рена имел ввиду что ты похож на Адама Драйвера из Звёздных Войн. А ты под дедом имел ввиду Дарта Сидиуса? Чёто я запутался , не выспался и туплю
@@nauchnyi_kosarev А понял теперь Кайло Рен же внук Вейдера точно )) Звезда Смерти. Недавно Дисней сделали лазерный меч который выдвигается (просто шланг резиновый со светодиодами) - так фаны в восторге , поверили, а если его сильной махнуть, то он сломается, сложится, не говоря уже о бое. Наверно это вообще нереально. Нужно и чтобы резал меч материю, и чтобы поток света или плазмы останавливался на определённой длине. И при этом ещё и драться на них.... Ещё и куча энергии из маленькой рукоятки. А так было бы круто конечно
Я видел лет 10 назад как всякие учёные придумывают как это сделать. Митио Каку S01E08. Ну они дальше идей не пошли Если звук правильный я тоже в восторге
Излучать может любой переход, оттого столько спектральных линий. Некоторые переходы сильнее некоторые слабее из-за оптических правил отбора. Но прямого запрета, на сколько я помню, нет.
Отличный вопрос! На самом деле поглощение и излучение это ровно один и тот же процесс, который просто идёт в разных направлениях. И это вопрос оптимизации полупроводникового прибора под конкретную задачу. К примеру, светодиоды и солнечные панели устроены достаточно похоже, но "заточены" под свою задачу. Конкретно квантовые точки хорошо излучают, как фотоприемники никаких преимуществ не дают. Кроме как, действительно, для одиночного фотона. Для всяких задач квантовых вычислений или телекоммуникаций.
@@nauchnyi_kosarev я тоже руководствовался аналогией с солнечными панелями. Просто если есть жидкие квантовые точки-солнечные панели, то в теории ими можно покрывать любую поверхность(красить?) Упрощая установку.
Ну вроде бы да, а вроде бы нет. Сам процесс поглощения\излучения совершенно симметричный на квантовом уровне. Но чтобы снимать с них напряжение нужно как-то сделать контакты, обеспечить разделение заряда. Ну как пример лазерная указка, она в принципе способна создавать напряжение если в неё загнать свет. Там на входе почти непрозрачное зеркало, так что эффективность как "солнечной панели" уже не больше 1 процента. А излучает он с огромной эффективность. Вот и тут такая же проблема. Но я бы это не называл проблемой, просто у них есть свои сферы применения. В общем, я не думаю, что можно ими просто красить.
Вообще-то, "накопленные электроны", которые "никуда не идут" давно известны человечеству, их традиционно называли "статическим электричеством", но иногда называют "динамическим электричеством". То есть два разных вида - одно статическое, а другое динамическое, но это в сущности относительно. Статическое электричество по-моему суть вакуум, а динамическое суть электрон. Так или иначе этот материал, где много спящих электронов назыаается шерсть, валенки. Как только наступил на шерстяную стельку, электроны из нее выдавливаются прямо в кровь и можно идти длинную дистанцию.
Тут чтобы с ума не сойти надо помнить что мы считаем частицой. Энергия у него определённая есть, импульс и так далее есть. Вполне себе частица. Мы же на электроны не ругаемся, что у них волновые свойства есть на маленьком масштабе.
Раз это полупроводники которые имеют определенную ширину запрещённой зоны и шириной этой запрещённой зоны можно управлять потенциалом то можно и менять размер квантовой точки и соответственно изменять длину волны излучения???))) Вот и 2 Нобелевская премия на подходе)))
Я даже лично знаю человека, который это исследовал 😉 Он с коллегами подключал контакты к квантовой точке и менял там потенциал, если вы это имели в виду
Добрый день и большое спасибо ,за познавательную информацию! Меня зовут Владимир и я прошу Вас также подробно объяснить механизм следующего процесса:-эл. ток это упорядоченное движение заряженных частиц (в нашем случае это электроны) в проводнике (медь, алюм, неважно).Восновном это свободные электроны а также электроны находящиеся на крайних арбитах (арбиталях) атомов проводника .И теперь вопрос: где формируется и механизм формирования хороктеристик материи (проводника)?
Добрый день Владимир! Очень хороший вопрос, но, к сожалению он очень большой для одного комментария. Вы начало совершенно правильно написали, свободные электроны - электроны проводимости. А дальше начинается достаточно сложная физика, 3 курс физфака - физика твёрдого тела, физика металлов. Популярной литературы на эту тему я, к сожалению, не знаю. Я посмотрел статью википедии "теория друде", там не очень - но короткая справка есть. Если я придумаю, что рассказать без формул - попробую сделать видео на эту тему. Уж извините, что не раскрыл эту тему тут - очень уж обширная.
Спасибо за познавательный ролик! Подскажите, возможно ли получение с помощью данной технологии источников излучения для экстримальной УФ литографии или существуют какие-либо ограничения?
Пожалуйста! :) Экстремальная УФ литография основывается на длине волны порядка 13 нм, это практически рентген. Коллоидные квантовые точки работают в диапазоне видимого до ИК, а эпитаксиальные в основном от красных до ИК. Я сейчас работаю с дальним ИК, около 1.5 мкм. Я прикинул на листочке, чтобы получить 13 нм нужна запрещённая зона около 95 эВ, а это уже далеко от полупроводников, где на обычно от 0.5 до 5 эВ. В общем, квантовые точки либо для видимого, либо для ИК диапазона, а экстремальный ультрафиолет получить вряд-ли получиться
Аккумуляторы вряд-ли выйдут, это же излучатели света. Из квантовых штук дома могу посоветовать курс по квантовым вычислениям на степике, такое точно выйдет :)
Сэр, я полностью согласен. На плоскую землю падает исключительно неквантовый свет. Меня всегда очень забавят люди, которые через компьютеры, просто невозможные без квантовой механики, пишут, что квантовой механики не существует :)
Квантовая физика стала объединять всех учёных, потому что даёт объяснение многим процессам. Создание искусственного атома требуется для развития искусственного интеллекта, создания биороботов. Белковая форма жизни идеальна тем, что сама себя выращивает, обслуживает, восстанавливает, плодит. По сути человек это тот же квантовый компьютер, который в процессе развития Земли самообучался, обретал опыт, вся история, программы прописались в ДНК. Естественно человек поумнел, стал выражать свободу воли и это видимо кому то не нравится. И судя по открытиям учёных это некое задание для них - создать новый вид человека, чтобы запрограммировать их под собственные нужды.
Хм, я что то пропустил или в видео не было сказано про применение данных точек? В теликах понятно. Не очень понятно почему в телефонах нет таких дисплеев? Я как понял по аналогии придумали как проще производить некие типа "светодиоды" квантовых размеров? Потом будут напылять на поверхность с электродами и эта поверхность может быть дисплеем?
Последняя часть про применения :) Мониторы пока самые массовые применения. Есть ещё лазеры на их основе, это из того, что прям купить можно. Технология там немного другая, это по сути флюоресцентная краска. Синие диоды работаю очень круто, они заставляют светиться квантовые точки. Но из-за особенностей процесса цвета получаются очень чистые, никакого выгарания и прочее. Эпитаксиальные - просто модельная система для любителей полупроводников или экситонов, каких-нибудь. На её примере изучают всё что можно, практически полупроводниковая лабораторная мышь.
Ага, много странных комментариев. Онлайн курс, это сложно. Могу на степике посоветовать "Физика. Теоретический минимум". Он жёсткий должен быть, Хорошая книга Иванов Как понимать квантовую механику. Доступна онлайн бесплатно
Можно! Но всё равно вы ограничены шириной запрещённой зоны с одной стороны и максимальной толщиной наноструктуры с другой. Но действительно в достаточно широком диапазоне можно менять
Расскажите пожалуйста как работает квантовый компьютер. Попадалось одно видео в интернете,но там я мало что понял. Спасибо и с Новым годом вас и ваших зрителей!
Можно объяснить если фотон=квант ЭМП, то почему электромагниты не влияют на свет? Почему нейтральный фотон влияет на заряженный электрон? Почему протоны не излучают фотоны, хотя они положительно заряжены?
Спасибо за интересный вопрос 1. Одно магнитное поле не влияет на другое, они просто складываются. Это принцип суперпозиции. На магнитный диполь (магнит, у примеру) влияет, но не на магнитное поле. 2. фотон уносит/приносит энергию при переходе между состояниями электрона. Эту энергию может унести/принести и другая частица, в полупроводниках это может быть фонон, к примеру. 3. заряженная частица при ускорении излучает свет, это работает и для протонов и для электронов одинаково. Если рассматривать именно как квантовый излучатель то у протонов а ядре, на сколько я знаю, тоже есть переходы. Там другой порядок энергии, они излучают гамма кванты. Но принцип работает.
@@nauchnyi_kosarev Спасибо Вам за развернутый ответ. Надеюсь вы наберете интересные вопросы для видео - на ютубе не нашел объяснений =(( Все блогеры просто как факт дают или как вывод из формул.
Когда я закрываю глаза то вижу маленькие точки в темноте они светлые их очень много что я полностью не могу увидеть а по чистичку , я заметил это в 6 лет прошло много годов.Что это не знаю 😂 наверное...
8:30 - десятки гигагерц?) Я что-то пропустил???) Или речь о процессорах суперкомпьютеров которые под креогенными температурами постоянно работают? Я о таком не слышал.
Да, оговорился, правильно было бы сказать "порядка десятка гигагерц". Кстати, память gddr7 работает уже на 36 ГГц, так что все таки современную технику это описывает :)
@@nauchnyi_kosarev А относительно чего меняется энергия электрона в квантовой точке? И относительно чего он в этой КТ релаксирует? По моему, аналогия с атомом для КТ не годится. Зависимость цвета от размеров намекает на свободный пробег электрона в пределах коробочки КТ, за время которого он набирает определенную энергию.
Вообще у энергии есть хитрость, что положение нуля не имеет значение. Важна только разница так как мы наблюдаем только разницу. В данном случае разница - это расстояние между уровнями электрона между которыми он переходит. Зависимость цвета от размера это квантово-механический эффект, который называется размерное квантование. Со свободным пробегом хорошее предположение, вы явно намекаете на теорию Друде. Только электрон в квантовой точке не свободный, а локализованный.
Электрон, не объект. Электрон это макет, наделенный нами, обнаруженными свойствами. Фотон, это то же самое, такая же модель как и электрон. Фотон не волна. Волна может быть лишь при наличии сжимаемой среды либо при наличии границы двух и более, сред
Ну если считать боровский радиус за размер электрона, то может да. Вообще не очень ясно что такое размер электрона и как мы его определяем. Ну это 100 расстояние где 100% его плотности вероятности или 95 или 1/е? Эти размеры сильно отличаются, я думаю. Для ясности скажу, что размер электрона я не упоминал. Атома, да)
а это можно использовать, например, для генератора истинно-случайных чисел в виде чипа ? Можно ли использовать эти квантовые точки как квантовые биты в массиве? Если да, то получается для квантовых компьютеров более не нужны особые условия содержания, как например - безумное охлаждение и методы удержания в своих позициях ?
Для генератора случайных чисел достаточно фотона и полупрозрачного зеркала, такие чипы уже есть в телефонах на сколько я знаю. Сейчас многие над ними работают именно рассматривая их как квантоые биты, думают как заставить их эффективно взаимодействовать. Эпитаксиальные удерживать не надо, они прям на поверхности кристалла растут. Да. сейчас квантовые компьютеры это миликельвины т.к. нужны большие времена затухания когерентности, а делают их на джозефсоновских переходах. Для квантовых точек должно хватить 4 кельвинов, что сильно дешевле.
Да, по делу вопрос. Вообще всегда было не очень удобно, сейчас особенно. Я ситуацию вижу так. Есть очень крутые учёные, прям очень хорошие. Но много активных и инициативных раъехалось. Крутые приборы купить дорого и не факт, что выйдет. Я про такие вещи как импульсный лазер или сверхпроводящий детектор одиночных фотонов, к примеру. Стоит 100 тысяч долларов, ускоряет исследования многократно. Таких приборов много. Что-то можно в обход или из китая, но это либо дольше\дороже, либо просто не то качество. Исключения, конечно, есть. Самое обидное, что коллаборации прикрылись. Ведь это связи, которые строились многие годы. Вообще наука она по природе своей общемировая, и её локализация не помогает особо. В общем, есть места, где чем-то разумным занимаются на вполне себе на передовом уровне. В крупных центрах я думаю, что за 2 года катастрофы не случилось. Но тенденции были то не очень хорошие, а сейчас они мне совсем не нравятся. Вот такой неоднозначный комментарий, уж понимай как хочешь
По-моему основная проблема науки в РФ в том, что она тут просто никому не нужна, по объективным причинам. Почему нет науки в какой-нить зимбабве? Потому что её там никогда и не было. Почему есть (пока ещё) наука в РФ? Потому что она тут когда-то была. За сим отличия от зибабвы кончились. Утрирую конешно, но не сильно.
Ну есть в этом доля правды. Очень многое держится вокруг людей, которые ещё в 80х-90х были хорошими учёными и с тех пор вокруг них какие-то группы образовались. С другой стороны, а крупных университетах последние годы было всё не так уж плохо. СПбГУ, ИТМО вполне хорошо жили. И мегагранты получали и просто проекты были.
Очень интересный вопрос! Совпадение должно быть с точностью до ширины спектральной линии, а они определяются её временем жизни через соотношение неопределённости Гейзенберга. Это называется "однородное уширение" спектральной линии
А почему энергия должна быть не больше и не меньше относительно чего электроны находятся на разных уровнях какова их энергия относительно уровня и в каком случае он поглощает фотон подходящий по энергии или излучает и вообще что эта за штука электрон вы сказали что он волна как вы себе представляете эту волну только без электрических приборов вот как будто вы друзья будьте добры
Энергия должна быть резонансной, поэтому не больше и не меньше. Излучает когда переходит с верхнего уровня на нижний, а поглощает и переходит с нижнего на верхний. Извините, я не все вопросы из списка понимаю, надеюсь ответил на ваши вопросы.
Не очень понятно про открытие Алексея Екимова: то что длинна излучаемой волны зависит от длинны пробега электрона учат ещё на первом курсе университета. Так как квантовая точка окружена потенциальным барьером то понятно, что пробег электрона будет равен размеру квантовой точки. Ну и от сюда очевидным образом вытекает расчёт излучаемой длинны волны. Поэтому кажется, что для получения Нобелевской премии он открыл какой-то более хитрый эффект.
В нанокристаллах такое ещё не наблюдалось на тот момент, 80е годы были. Это дало начало исследованию в этом направлении, что тоже важно. Прям вау эффекта сейчас не производит, но в мире полупроводниковых физиков квантовая точка это очень базовый объект как лабораторная мышь и вот это было начало. Если интересно ещё больше деталей могу посоветовать лекцию Анны Валерьевны. ruclips.net/video/hEOyr37ZuzU/видео.html
Зависимость цвета излучающего квантовой точкой света от её размером, на мой взгляд, вещь довольно очевидная. Действительно, квантовая точка - это ни что иное, как потенциальная яма. Из квантовой механики хорошо известно, что от размером ямы зависят расстояния между уровнями энергии электрона в этой яме, а значит и частота поглощаемого и испускаемого им света, т.е. его цвет.
Да, очевидно. Но есть хитрости Количественно описать сразу не вышло т.к. специфику полупроводников тогда хуже знали, например эффективная масса как в объеме и нанокристалле отличается. Поэтому было "очень похоже", но надо доказать. А для описания А Эфрос потом теорию написал, тогда совсем сошлось
Полезная лекция, спасибо. Теперь я знаю, что длина волны помидора больше длины волны баклажана. Хотя, нужно признать, довольно удивительно, поскольку оба растения принадлежат к семейству паслёновых. Глупые вопросы: Как изменяются (если изменяются) свойства квантовой точки при температуре, близкой к абсолютному нулю? Имеют ли общую природу явления квантовой точки и побежалостей на поверхности металлов при температурном воздействии?
Очень нормальные вопросы! Квантовые точки очень хорошо изучать при низких температурах, 77К в жидком азоте или 4К в жидком гелии. Вблизи абсолютного нуля увеличивается шириан запрещённой зоны полупроводника, т.е. длина волны излучения становится меньше. Принципиальных изменений нет. Но влияние колебаний решётки на квантовые процессы уменьшается, становится меньше так называемых фононов. Поэтому все именно квантовые эффекты любят изучать при низких температурах, при высоких их плохо видно. Квантовая точка и цвета побежалости связаны ну.. наверное никак, цвета побежалости это интерференция на тонкой плёнкии. Если совсем фантазировать, можно сказать, что квантовые точки выращиваются эпитаксиально на тонкой плёнки) Не знал, что баклажан принадлежит к семейству паслёновых, это было неожиданно! А вообще помидор пока зреет очень забавно двигается от зелёных длин волн (500 нм через жёлтые к красным 650 нм).
@@nauchnyi_kosarevЗдравствуйте! Как Вы думаете, наука когда нибудь будет заниматься изучением природы или так и останется бизнес проектом? Я пишу о том,что наличие света - это лишь идея, а на самом деле монитор вовсе не светит, и Солнце тоже. Никакого изучения в природе нет. У неразумных, стадных приматов изменённое состояние сознания, и идея о наличии света как и вселенной вообще - это лишь работа изменённого сознания. Выражение "британские учёные" уже давно вызывает гомерический хохот. Никаких атомов, электронов, частиц, в природе нет. У терминов энергия, сила, движение нет определений. Тот кто не имеет ответа на вопрос ЧТО ТАКОЕ ЧЕЛОВЕК не является разумным. Вопрос ЧТО ТАКОЕ ЧЕЛОВЕК является главным вопросом науки, и ни один академик разумным не является. Земля не стала колыбелью разума. Вы ничем принципиально не отличается от древних краманьонцев, и всему обучились у изменённого сознания. А так то - вселенная не существует и нас нет.
![Что же такое энтропия? [Veritasium]](http://i.ytimg.com/vi/g1Sdngywob4/mqdefault.jpg)
![Что такое опционы? [Veritasium]](/img/1.gif)
что такое квантовые точки и почему их называют искусственными атомами. 
• Квантовые точки - это локализованные электроны в полупроводниковых материалах, которые имеют дискретный набор уровней энергии. 
00:06:50
Проблемы с атомами и решение с квантовыми точками
• Атомы имеют проблемы с взаимодействием со светом и сложностью работы с ними. 
• Квантовые точки решают эти проблемы, так как они хорошо совместимы с полупроводниковыми технологиями и могут быть перестроены для соответствия желаемым длинам волн и частотам. 
00:12:05
Виды квантовых точек и материалы
• Квантовые точки могут быть эпитаксиально выращенными (на поверхности кристалла) или коллоидными (выращенными в растворе). 
• Популярные материалы для квантовых точек: кремний, германий, индий, мышьяк, арсенит галлия, алюминий, галлий, мышьяк. 
• Выбор материала определяет длину волны или цвет излучаемого света. 
00:14:09
Что такое квантовая точка
• Квантовые точки - это наноразмерные полупроводниковые кристаллы, которые могут излучать свет. 
• Они могут быть сделаны из разных материалов, таких как кадмий-селен, кадмий-титан, цинк-селен и другие. 
• Квантовые точки излучают свет лучше, чем атомы, из-за их большего размера и диполя. 
00:20:44
Применение квантовых точек
• Квантовые точки могут использоваться как люминесцентные красители для создания мониторов и телевизоров на основе квантовых точек. 
• Они также могут использоваться как активная среда для лазеров и в квантовых компьютерах. 
• Из квантовых точек можно излучать пары запутанных фотонов, что важно для телекоммуникации.
Спасибо Вам большое!
вы не ответили на главный вопрос, искусственный атом? Фулерен например, это кванотовая точка? Формально решение уравнения шредингера допустимо и для нескольких ядер, потому это просто алгебраическое ообощение.
@@ВасилийМашира ну искусственный атом это не научное определение, а красивый наглядный образ. Алфёров его активно использовал, я подумал, что и мне тогда можно
Фуллерены никто так, насколько мне известно, не называл.
@@nauchnyi_kosarev , иногда можно и не думать а спросить химиков, могут ли искусственные атому образовывать комплексы и как в таком случае идентифицировать связи, 🙂
@@ВасилийМашира не было пока такой задачи!
В твердом теле, когда атомов уже тысячи, про отдельные связи речи не идёт 🤷 это же не фуллерен с 60ю штуками
У меня на кафедре родной их очень любили, считали всё время что-то, но уже лет 10 как не занимаются, я думаю.
Уметь объяснить просто и чтобы при этом все было понятно даже ребенку, это талант. Спасибо раньше не мог понять, что это за точки такие, а теперь понял все очень ясно👍
Спасибо за текстовые пояснения, вот это круто! понравилось, продолжайте, пожалуйста!
Спасибо! Да, без пояснений было бы немного не то
Обязательно продолжу!
@@nauchnyi_kosarevправда что квантовая точка это не атом и он имеет размер в 100 раз больше чем атом? Или ну я понял из видео, что это ещё не доработанный исскуственный атом, исскуственный атом по поему должен быть и с размером с атомом
@@dios9168 искусственный атом это научно-популярное название, которое показывает, что не только атом может быть квантовым источником света. Т.е. там образуются уровни электрона за счёт пространственного ограничения его движения по всем направлениям. В научной среде их так максимум для красного словца называют
Цели сделать размером с атом нет, они хороши такими, какие они есть. 10-20 нанометров это прекрасный размер для современной нано электроники. Если честно, хорошо бы и побольше их сделать, но тоже не выходит.
И да, там тысячи атомов.
Было бы интересно посмотреть еще видео на тему нобелевских премий! Вы отлично объясняете!
Есть какая-то любимая? Желательно по физике:)
@@nauchnyi_kosarevтак квантовая спутанность же!🙂 и соотвественно сверхсветовая скорость🙂 горячие темы🔥👍
@@nauchnyi_kosarev можно про хайповую тему про псевдо-нарушение причинности с отложенным выбором (сформулировал как смог),
Спасибо. Отличный баланс между простой подачи и сложностью вопроса. Хотел бы услышать Ваш разбор премии по физике 2022 года.
Добавил в список тем!
да упаси Господе от такого. Пусть лучше рисует комиксы.
@@denskynik а кого посмотреть посоветуете в таком случае?
Спасибо за такое понятное объяснение. Всегда очень приятно слушать истинного специалиста по теме
Спасибо!
Спасибо за ролик! Отлично объясняешь, интересно и главное еще и понятно!
Спасибо, видео зачет, интересно очень и понятно.
• Квантовые точки - локализованные электроны в полупроводниковых материалах с дискретным набором уровней энергии. 
• Атомы имеют проблемы со взаимодействием со светом и сложностью работы с ними. 
• Квантовые точки решают эти проблемы, хорошо совместимы с полупроводниковыми технологиями и могут быть перестроены. 
• Квантовые точки могут быть эпитаксиально выращенными или коллоидными, и выбор материала определяет длину волны или цвет излучаемого света. 
• Квантовые точки являются наноразмерными полупроводниковыми кристаллами, которые могут излучать свет и могут быть сделаны из разных материалов. 
• Квантовые точки излучают свет лучше, чем атомы, из-за их большего размера и диполя. 
• Квантовые точки могут использоваться как люминесцентные красители для создания мониторов и телевизоров на основе квантовых точек, а также как активная среда для лазеров и в квантовых компьютерах
Малый объект (электрон), запертый в потенциальной яме, приобретает квантовые свойства: может обладать только строго-определенной энергией. В случае атома роль потенциальной ямы выполняет положительно заряженное массивное ядро. Если в окрестности есть другие потенциальные ямы, объект может "перескочить" в другую область, тогда говорят о туннелировании, или туннельном эффекте. Так, в полупроводниковых (нелинейных) элементах, например, в диодах, в области p-n перехода свободные электроны оказываются заперты границами очень тонкого слоя, при приложении достаточно малого напряжения к p-n-переходу, их энергии оказывается не достаточно, чтобы выбраться оттуда. Однако, есть не нулевая вероятность нахождения за границами p-n-перехода, и происходит туннелирование. Это видно на вольт-амперной характеристике (по оси абсцисс - приложенное напряжение, ординат - ток черед диод), около нуля есть небольшой скачок тока (он совсем маленький, обычно не показывают на ВАХ в справочниках), он вызван туннельным эффектом.
Похоже, что так и работает.
Спасибо за напоминание, что есть даже отдельная категория диодов - туннельные, в которых эффект доведён до макроскопического, даже выпускали промышленно, например 3И306.
• Квантовые точки - локализованные электроны в полупроводниковых материалах с дискретным набором уровней энергии.
• Атомы имеют проблемы с взаимодействием со светом и сложностью работы с ними.
• Квантовые точки решают эти проблемы, хорошо совместимы с полупроводниковыми технологиями и могут быть перестроены.
• Квантовые точки могут быть эпитаксиально выращенными или коллоидными, и выбор материала определяет длину волны или цвет излучаемого света.
• Квантовые точки - это наноразмерные полупроводниковые кристаллы, которые могут излучать свет и могут быть сделаны из разных материалов.
• Квантовые точки излучают свет лучше, чем атомы, из-за их большего размера и диполя.
• Квантовые точки могут использоваться как люминесцентные красители для создания мониторов и телевизоров, а также как активная среда для лазеров и в квантовых компьютерах.
От изотопа к изотопу меняются сами длины волн.
H-alpha у обычного водорода - 656,281 нм, у дейтерия - 656,104 нм, а у трития - 656,045 нм. Разница, как видим, ничтожна, и это пример элемента, где массы изотопов в разы отличаются, но, тем не менее, разница всё-таки есть, разные изотопы дают разные длины волн излучения.
Ну а что до вопросов... Сколько-то лет назад я у себя в институте на дне открытых дверей развлекал абитуриентов катушкой Тесла. А рядом сидел мужик с этими самыми квантовыми точками. Ну и я поинтересовался у него, над какими применениями точек он работает. Оказалось, что над газовыми детекторами, по его словам: "одна молекула, севшая на поверхность с квантовыми точками, может изменить её оптические свойства в радиусе микрона, т.е. одна молекула даёт макроскопический эффект". Тогда как раз недавно был взрыв на шахте из-за того, что в датчиках метана никто не менял батарейки, и у меня тут же возник вопрос: "а можно ли сделать какую-то пластинку с квантовыми точками, которая в нормальном состоянии будет, например, зелёной, а если в воздухе присутствует метан - будет становиться красной?" Далее последовал поток брани и проклятий в мою сторону, т.к. человек всю жизнь положил чтобы примеси с концентрацией в одну триллионную выявлять, а я тут какой-то чёртов метан в процентной концентрации его квантовыми точками выявлять хочу... Ну так вот вопрос остался без ответа: можно ли с их помощью сделать такой пассивный (т.е. не требующий никаких источников питания, расходных материалов и т.д.) газоанализатор, который менял бы цвет (или прозрачность, или ещё что легко заметное невооружённым глазом) в зависимости от концентрации в воздухе тех или иных газов?
Несмотря на все проклятия со стороны этого мужика, мне по прежнему кажется очень актуальным, например, наносить на одежду шахтёров полоски, которые будут менять цвет при появлении опасной концентрации метана, углекислого газа и прочих штук, представляющих угрозу жизни. Ибо электронный газоанализатор - это хорошо, но просто пассивная поверхность, фундаментальные свойства которой заставляют её меняться при появлении опасности - это куда надёжнее.
Спасибо, великолепно 🤌 хочется обзоры на все Нобелевские премии по химии и физике
Спасибо!
Постараюсь найти что-то интересное, а то про нобелевскую 2000го вообще никто смотреть не стал :(
Беда и сила физики в том, что физику объясняет математика. Одна матмодель описывающая два разных физических явления привела к тому что гравитация = искривление пространства; гравитация = ускорение; красное смещение = удаление объекта, свет = волна. Мысленные эксперименты заменяют реальные. Альтернативные объяснения заменяем на исправление старой теории вопреки логике с помощью "какой то штуки": темной материи, темной энергии.
Ну пока мы не придумаем как численные предсказания делать без математики приходится пользоваться ею, тут пока альтернативных идей я не вижу.
Альтернативные объяснения обычно не могут описать все накопленные за многие годы экспериментальные данные, приходится корректировать существующие модели. Главное, что тогда мы снова можем описывать реально наблюдаемые данные - а в этом и вся идея.
Могу посоветовать вам вот эту короткую лекцию для пояснения принципов работы науки, там весь курс отличный.
ruclips.net/video/i8KKku5IU1c/видео.html
Думаю, я сам сделаю видео на эту тему в скором времени.
Спасибо очень познавательно и доступно
Очень крутая и интересная у вас деятельность. Спасибо за выпуск!
Хорошая лекция, подача, формат, пояснения все понравилось. Давайте лекцию по Нобелевке в Физике!
Интересное видео, отдельное спасибо за пояснение практического применения квантовых точек! У вас хорошо получается объяснять, буду рада новым обзорам передовых научных исследований
Я вообще материаловед, но очень интересно наблюдать как мои университетские знания физики, химии и других дисциплин собираются в одно общее
Большое спасибо!
Очень приятно знать, кому квантовые точки оказались интересны!
В целом у неорганических кристаллов допантами можно регулировать ширину запрещённой области, тем самым возможен красный/синий сдвиг по отношению к обычному кристаллу.
Легирование обычно меняет уровень Ферми, а чтобы другую запрещённую зону иметь нужно изменение состава.
Хотелось бы больше про использование в мониторах. Там бардак с терминами. Они QLED называют покрытие обычный TN матрицы. Что там квантовая точка делает - не понятно.
Если бы квантовые точки были излучателями, то это был бы аналог OLED, вроде microLED, но вроде это не так.
Я как эту технологию понимаю - матрица светит любым способом синим, как именно переключается свет не важно. А в красных и зелёных пикселях наполнитель из квантовых точек, они поглощают синий и светятся в красном.
Спектр узкий получается, эффективность преобразования высокая.
@@nauchnyi_kosarev То есть вместо: "белый цвет - цветофильтр - lcd" мы имеем "синий - lcd" и "синий - (перизлучаем красный или зеленый) - lcd"? По факту просто увеличиваем КПД и уменьшаем ширину спектральных линий.
@@namezys по идее да. Получается, что мы не отрезаем компоненты белого, а снижаем энергию фотона. Тоже потеря энергии, конечно, но не такая дикая.
Когда обсуждают характеристики дисплеев спектры каждого компонента любят обсуждать, вот тут очень чётко определенные цвета должны быть с узкими спектральными линиями
@@nauchnyi_kosarevно, если честно, в описание QLED смущает то, что называют это дополнительной пленкой. Подозреваю, что часто это маркетинговый булшит
Ну вот поверх синей матрицы делают пленку, которая переизлучает. Я тоже маркетинга опасаюсь, но тут вроде бы сходится.
Расскажи такое. Я не читал комментарии, возможно, тут физики или ученые. Меня как обычного человека интересуют такие вопросы:
правда ли то, что, открытые на данный момент самые неделимые элементарные частицы, кванты или как их там еще, обладают своими характеристиками, но неизвестной величиной в размерах, и вообще, что свойство размера к ним применимо?
далее, если, допустим, они не поддаются свойству размера, то, может ли быть, что они проявляют только свои специфические свойства, и вообще не имеют размера?
далее, возможно ли то, что если размером они не обдадают, то все остальные свойста это просто обмен информацией, даже при том, что эти обмены находятся в принципально разной природе?
далее, восзможно ли то, что все, что нас окружает является только обменом информацией, пусть, даже это проявляется на уровне физических свойств и качеств? ну, типа, это похожая, и, существующая в природе модель, похожая на компьютерную модель, обладающая точными физическими и химическими свойствами и последствиями? но это все равно информация, а ее реализация это уже природное "волшебство"?
про размер - это очень хороший вопрос, который не очень очевиден с первого взгляда. объясню на примере - есть лазерный луч. у него какой диаметр? как мы вообще определяем диаметр такого объекта без чёткой границы? это такой кружочек где 99% света внутри? или 95 (как и делают) или это средний размер? там разница будет огромная в разы. в общем, размер применим с учётом того что мы под ним понимаем.
про остальное скажу так, что бы это ни было, существующие математические модели это всё вполне себе хорошо описывают
Замечательно!
Большое спасибо, Александр.
Крепкого здоровья и всего самого доброго Вам и Вашим близким.
P.S. Отдельная, но не менее искренняя благодарность комментаторам и вопрошающим.
Понятно излагаете! Спасибо!
Спасибо!
Пишу в комментариях что нибудь побольше, спасибо, очень интересно и доступно.
Большое спасибо!!!
блин , дядь, спасибо тебе огромное, что я смогла узнать об этом, совершенно не напрягаясь! я вряд ли гуглила бы это, а тут, кликнула, увидев знакомые слова и узнала новое и интересное)
нам в институте (учусь я на конструировании электронной аппаратуры) на физ основах микроэлектроники про кв точки рассказывали, но вообще не отложилось, дали просто строгое определение, думаю, связано это с тем, что подразумевается, что для нас это не главное, но всё равно, безумно интересно!
По теме еще про квантовые ямы интересно было бы подробнее узнать
Спасибо за контент! Очень интересно!
то, что надо, спасибо )
Интересное частота и энергия, чем больше и больше. Начну делить постоянный ток по квантам.
Можно и так, но тут вопрос что хочется получить.
Для квантового эффекта Холла именно так постоянный ток и делят на кванты и смотрят движение конкретных электронов
На одной орбите можно разместить 4 эл. Да, там колебательные системы"с точки зрения геометрии, "но там нет понятия времени и квантов. А, премию дают потому ,что так надо запутать). Наверное нельзя описать дискретно , если это не искать. Везде ввели правила, что нельзя, что можно. Но сточки зрения математики в которой можно все, что нам нужно.) но пару простых опытов и все рухнет.
Мне стали интересные всякие квантовые штучки после прочтения статьи про эффект «анти-бабочки». Мне она показалась очень романтичной и вдохновляющей (у меня специфические взгляды на эту жизнь, я знаю). А трагические истории с радиацией пугают гораздо сильнее фильмов ужасов (вот где по-настоящему невидимый человечества - неизвестность под названием радиоактивное излучение). Так что теперь квантовая наука заменяет мне художественную литературу))
Научный Косарев спасибо за ролик. Ты упоминал лазерный пинцет для атомов. Можно поподробнее? Устройство, недостатки, развитие, перспективы, где используются или могут использованы.
Спасибо за хорошую идею! Надо про это рассказать.
Это нобелевская премия по физике 2018го года, кстати!
Биологи ими пользуются очень активно, любители одиночных атомов. Я помню, что примерно за пару месяцев до нобелевской премии того года слышал как коллеги биологи его активно обсуждали в плане работы. Очень тогда порадовало, что "о, а я про него слышал" когда собственно премию дали.
Спасибо автору. Процветания каналу!!! Пишите комментарии, давайте раскрутим канал!
очень интересное видео, с нетерпением жду продолжения темы, очень интересно было бы посмотреть Ваш разбор пары запутанных фотонов, сделайте, пожалуйста. Желаю успехов
Спасибо! Уже работаю над этим, но надо подумать как это изложить так, чтобы и понятно было и не опускать важные детали и волновые функции сильно много не показывать.
Очень интересно! Такие маленькие штучки с особыми свойствами - супер материал!
Вам наверное понравится ещё метаматериал! Это материал с маленькими штучками внутри, но не с квантовыми точками 😄
наконец-то я понял про энергетические уровни и спектры!!! Спасибо
Не поверите, сидел минут 20 думал как без формул про них сказать и придумал струны. Вчера открываю описание Нобелевской премии по физике (сверхкороткие импульсы) за этот год, а там ровно оно. Было очень приятно, что сам додумался 😊
Ок. Забрал фотон, перешел вверх. Отдал такой же фотон - перешел вниз.
Тогда два вопроса.
1) А в процессе нахождения на определенном уровне, когда он как г. в проруби болтается, он на это движение вообще энергии не тратит? Вечный двигатель?
2) Основной источник внешней энергии для нас - Солнце. Постоянно бомбардирует фотонами, энергия накапливается. Это в чем-то выражается? Куда уходит постоянно добавляемая Солнцем энергия?
1) Ну там кроме как на излучение энергия не тратится, какие там ещё диссипационные мехаизмы? У струны есть трение, она там теряет энергию. А в случае квантового состояния можно это представлять себе как струну, но это аналогия. Так что реального движения там нет.
Чтобы это стало вечным двигателем вы должны иметь возможность эту энергию "движения" как-то забрать. Движения нет, энергию кроме как через излучение фотона не забрать, так что вечного двигателя не получится.
2) Я этот вопрос в деталях не изучал, хотя за это вроде как тоже нобелевскую премию по физике дали в 2021м году. Так на вскидку скажу, что раз температура у нас не слишком сильно растёт, то падающая энергия равна потерянной. Самый простой вариант как мы её теряем - тепловым излучением. Да и тупо отражаться должно достаточно много.
На википедии нашёл "Тепловой баланс Земли", я ответил более менее правильно.
@@nauchnyi_kosarev Спасибо большое за ответ! Надеюсь, в обозримом будущем смогут создавать гетеробиполярные транзисторы методом молекулярно-лучевой эпитаксии на GaAs работающими не только при криогенных температурах ) И увидим, наконец, прорыв в частотах процессоров.
@@katerok76 а я думаю, что они прекрасно себе существуют, но вот технологии заточены под кремний. Да и пластины кремния и арсенида галлия по цене сильно отличаются, и, вроде бы, 300 мм арсенида галлия не делают.
Оч интересно! И хочется со всех сторон на это посмотреть). Можете рассказать практическую часть, но не только как физика, но и как лаборатории/организации - какая экономика у исследований и у производства точек? Что это за рынок сбыта точек, сколько стоит одна , как долго и каким образом её делают и доставляют до конечного устройства? И какая доля стоимости придется на точку (производство, патент, ..)
класс! спасибо!
Вам спасибо!
Очень круто! Как предложение, было бы комфортно вначале в двух словах сказать зачем это всё надо (прикладное применение), до погружения в предмет.
Насколько позже понял из вашего рассказа, прикладное применение квантовых точек - это 2-3х повышение эффективности в оптоэлектронике и дисплеях, фотовольтаике (солнечных панелях), квантовых вычислениях (потенциальные кубиты).
То есть успешные результаты ваших исследований могут дать миллиарды USD экономического эффекта в полупроводниковой промышленности. А вас миллионером при патентовании и лийензировании.
А на какой стадии сейчас Ваши исследования квантовых точек?
Формат Ютуба, к сожалению, не лекция. Лекции профессионалов больше тысячи просмотров не набирают т.к. смотреть тяжело
Квантовые точки сейчас в 2х областях реально используют, это лазеры в ближнем ИК диапазоне и дисплеи. В принципе да, большие деньги.
А про свои исследования я а отдельном видео рассказывал 😉
Хороший обзор, познавательно;
Жду рассказы про другие Нобелевские премии)
Спасибо! Уже работаю над этим!
Да, сделайте, пожалуйста, обзор на запутанные фотоны. Отличный контент, подача, грамотно и по полочкам. Мне это очень познавательно.
Спасибо! Уже читаю про них, чтобы ничего не упустить!
Да, будет интересно, про то что ты анонсировал. Не запомнил тему.
я так понял что раньше светодиоды были только фиксированного цвета а сейчас абсолютно любого. а цвет зависит просто от размера точки. так можно и в ультрацвета выходить и в инфра цвета
круть!
Светодиоды пока что не на квантовых точках, а на гетеропереходах или квантовых ямах.
А меняя размер квантовых точек можно уйти в инфракрасный в системе InGaAs, для ультрафиолетового нужна другая система типа InGaN и тоже должно выйти
Подписался. Отличный канал!
Спасибо!
очень здорово!
Золотой ты человек
очень интересно
Привет, Дмитрий.
Было бы интересно послушать последние новости об испытаниях в области устройства частиц и о развитии m-теории или её альтернатив. Особенно интересуют структура и механика вихревых явлений и солитонов в квантовых полях.
Ой, это дело интересное, но я очень очень далёк оттуда. Я полупроводниками занимаюсь, там совершенно другая жизнь - и кстати очень интересная. Про поляритон слышали когда-нибудь? Это суперпозиция фотона и электронно-дырочной пары. Они образуют кондентас Бозе-Эйнштейна, очень классная штука и на её основе можно сделать лазер или всякие квантовые компьютеры. Вот про это я могу
@@nauchnyi_kosarev любая информация о реальном устройстве частиц очень интересна. Насколько я понимаю, теоретики всё очень упрощают в своих моделях для упрощения расчётов. И хотелось бы знать больше о том, что наука действительно видит на таких маленьких масштабах. В том числе, как на примере лазера или кубита проявляет себя квантовая природа. Похоже, сейчас наука движется в сторону тех самых m-теории и теории узлов, и т.д. И всё, что хоть как-то их касается, - очень интересно.
вы очень хитро вопрос ставите "а как реально?". Вот вы машину описываете как едет - используете приближение материальной точки, ну если повезёт с учтёте её инерцию вращения. "реально" было бы написать уравнение движения для каждого её атома, но смысла-то нет? Более того, мы знаем, что механика Ньютона не точная - надо либо квантвоую, либо релятивистскую.
Но ведь по факту то, понимая упрощения, мы можем описывать это всё и классической механикой. И всё прекрасно работает.
Поэтому "реальность" и "истина" это очень жёсткие слова, сейчас все сходятся к тому, что надо описать качественно и количественно то, что мы наблюдаем. Ну и все, но если проговорить ограничения модели и точность примерно как я в примере с машиной написал.
Вообще, очень хорошая тема - я как раз хотел про это видео записать. Про философию науки, позитивизмы, прагматизмы итд.
А про поведение на маленьких масштабах это очень загадочно звучит, я такого насмотревшись на физфак и пошёл. На самом деле, всё очень прозаично и прекрасно описывается квантовой механикой с математикой, которую очень сложно без подготовки переварить. Я вам могу посоветовать книгу Иванов "как понимать квантовую механику", я её читал - очень по делу. Там многие вещи проговариваются, которые в учебниках чётко не написаны. Она гуглится очень легко в бесплатном доступе висит.
А вообще хорошая тема, спасибо! я подумаю, что такого интересного рассказать!
@@nauchnyi_kosarevбольшое спасибо за книгу 🤝
@@IamScazy , наука движется в пропасть. Назрела революция и она скоро грянет.
Спасибо! Очень интересно) хотелось бы послушать про применение и современное состояние дел в этой области!)
Пожалуйста!
Вот это можно!
@@nauchnyi_kosarev Уважаемый! Умственное понимание и умственное исследование - это, конечно, замечательно. Но..... , это - умственное, опять же - умственное. И даже когда вы смотрите на так называемые "показания" приборов, то это, опять же, всего лишь умственное восприятие и, при этом, - нетождественное, не одно и тоже, что и наблюдаемый процесс, "понимаемый" умом, ограниченным самим же Собой ! Поэтому воспринимаете процесс своего же собственного восприятия, но не процесс, ПодРазумеваемый . Поэтому так называемая "точка" - это давно известная абстракция. Тем более - бесконечно малая точка, которую невозможно ни представить, ни зафиксировать приборами, состоящими, опять же и всего лишь, из элементов таблицы Менделеева. И тем более : бесконечно малая точка - бесконечна, то есть - движется бесконечно. И более того : когда вы смотрите на след чего-то, то это что-то(нечто) - также след чего-то !! И так Далее ...............
можно ли остановить спин электрона? Если бы мы создли допустим наногенератор, который бы подцепили к электрону и снимали бы энергию вращения спина на этот неногнератор, то в итоге спин электрона бы остановился или спин бы бесконечно давал бы генератору энергию?
Так вряд-ли можно, примерно как и убрать заряд у электрона.
05:00 Понравились вот эти примеры. Помню когда-то давно изучал:
[+] Про картинку справа (со спектрами излучения и поглощения). Обычно когда говорят про спектральный анализ, показывают эту картинку и рассказывают один единственный пример водорода, как будто другие химический элементы дают совсем разные результаты да так, что не объяснишь. Результаты переходов в нанометрах никак не объясняли, это было похоже на случайный набор измеренных цифр, связанных только с водородом.
Помню мне про закономерности в линиях вообще не говорили (Линии Лаймана, Серия Бальмера, Серия Пашена).
[+] Про картинку слева (линейчатые спектры) вообще пропускают при объяснении, максимум говорили про переходы. Картину в целом на подобии что-то сложнее водорода объяснить никто не мог.
Книги молчаливые создания. Задавать вопросы тогда было не у кого. Даже те кто это преподавал были без понятия о чём они рассказывают. Как будто заучили что-то наизусть и не подумав пытаются пересказать. В общем на вопросы не отвечали никак.
Не то что сейчас в эру информационных технологий. Тут хотя бы есть кого послушать и на что посмотреть.
Я согласен, что объяснять нужно так, чтобы даже дурак всё понял. Не все люди участвуют в развитии физики, а понимать всё это хотя-бы на базовом уровне нужно.
Так или иначе информация собирается по крупицам и всё правильно никогда не объяснить в одном видео, так что это нормально, что не всем нравится.
1 - вообще не то, что структура атомов - структура и спектры моллекулы вполне понятны. На столько понятны, что университетские курсы есть, есть квантовая химия, к примеру. Друг у меня ей занимался вполне в медицинском разрезе, прикладном.
А энергия перехода в нанометрах зависят от энергии перехода, через постоянную планка и скорость света. Если хотите быстро посчитать, то E(эВ) = 1239/ длина воны (нм). 1200 нанометров это примерно 1 эВ.
2 - спектры многих атомов понятны причём с точностью до каких-то мелких расщеплений в магнитном поле или в результате сверхтонкого расщепления. Мой одногруппник, к примеру, расчитывал спектры ионов редкоземельных металлов. Вполне себе сложная штука и ничего, считается.
Я как - то делал доклад перед аудиторией состоящий из 5 специалистов по квантовым точкам и студентами, было очень непонятно как сделать так, чтобы и одни не уснули и другие не отключились от информации. В общем, да, всем не угодишь
Название заинтересовало. Посмотрела. Было интересно. Хоть я физику в школе изучала уже 50 лет назад но что то я даже поняла
Если что-то поняла, то уже очень хорошо!
Иногда надо пересмотреть несколько раз, тогда лучше уляжется!
Огромное спасибо! Подписался! Можно подробно о запутанности и соответсвенно премию по физике.
Тема сложная, я начал изучать!
Постараюсь в одном из следующих видео рассказать!
Мне особенно понравился квантовый переход шапки на голову 👍
Я осциллировал между состояниями 😄
Да, давай больше информации про то как приделать микрооПтику к квантовой точке. И созданию лазеров с повышенным КПД
Спасибо!
Добавил в список!
Интересно, можно ли построить оптический процессор на квантовых точках и, если это в принципе возможно, то насколько перспективна такая технология?
По идее можно, квантовая точка как излучатель или приёмник. Волноводы вокруг них научились делать достаточно хорошо.
Перспективна технология или нет это скорее вопрос того какую задачу этим можно решить и сколько это будет стоить. Тут у меня идей не много
Круто 😮
Спасибо!
Если в квантовой точке размер определяет длинну волны так это значит что все 10 тысяч электронов от 10 тысяч атомов составляющих эту кВ точку «синхронизированы» и описываются одной волновой функцией? И эта точка соответственно поглощает и испускает ОДИН фотон?
Очень хороший вопрос!
Полупроводники устроены достаточно хитро, там атомы образуют зоны для электронов и дырок в которых они обитают, а между ними запрещённая зона. И вот всё это хитрое ввзаимодействие, как вы выразились "синхронизация" сводится к созданию этих зон.
И в них уже можно рассматривать электрон как обычную частицу, ну и дырку тоже.
Но факт того, что они в кристалле, а не просто где-то в пустом пространстве влияет на то, что у них в уравнениях типа F=ma приходится использовать не обычную массу электрона в вакууме, а эффективную массу. Она меньше обычной, хорошо измеряется, как и сам кристалл достаточно анизотропная.
А про один меня сегодня уже спрашивали, я с вашего позволения скопирую ответ.
"Для излучения нужны электрон и дырка. При фотовозбуждении вы выбиваете электроны из валентной зоны и остаются дырки. При излучении обратный процесс. Один электрон, одна дырка.
Хотите две пары, так тоже можно. Будут излучаться запутанные фотоны, кстати. Но вот процесс менее вероятный, чтобы так было надо особенно постараться"
А что скачек электрона это не постепенное событие ? Смотря какая шкала измерения времени
Ну вот за сколько времени фотон пролетает атом? Масштабы времени примерно такие.
30*10^-10/3*10^8 м/c ну получается 10^-17 секунды примерно. Достаточно быстро.
А на сколько за это время определена энергия системы это вы уж сами прикидывайте через соотношение неопределённостей. Вряд-ли будет понятно в каком состоянии атом.
Я так и знал, что "скрипачу" укравшему кристал представлений на Кин-дзя-дзя нобелевки не дадут
"Кин-дзя-дзя" не "-дзя-дзя", а дза-дза
Zurxайль камрад! Горячо жму твою нацuсткую руку! Слава Райху!
@@msbull100 ты с зеркалом общаешься?
@@ГогаГогов-э5я огромная полусвастика на аватарке располагает к такому приветствию. Я вижу, что там ниже что-то про Zorro, но слишком уж это мелко написано.
@@ГогаГогов-э5ятак ты же zголовый.
Кайло Рен рассказывает про квантовые точки 🤘👍
P.S. полуволны у струны называют ещё обертоны (на гитаре играю немного)
Буду не хуже деда)
Я не хотел использовать музыкальный термин, чтобы не путать людей - но это прям они!
@@nauchnyi_kosarev извини туплю - что ты имел ввиду "Буду не хуже деда)" ?)) Я про Кайло Рена имел ввиду что ты похож на Адама Драйвера из Звёздных Войн. А ты под дедом имел ввиду Дарта Сидиуса? Чёто я запутался , не выспался и туплю
Я про Дарта Вейдера) я же не напутал?
Он там как-то сделал большую модель коллоидной квантовой точки, которая излучает свет...😄
@@nauchnyi_kosarev А понял теперь Кайло Рен же внук Вейдера точно )) Звезда Смерти.
Недавно Дисней сделали лазерный меч который выдвигается (просто шланг резиновый со светодиодами) - так фаны в восторге , поверили, а если его сильной махнуть, то он сломается, сложится, не говоря уже о бое.
Наверно это вообще нереально. Нужно и чтобы резал меч материю, и чтобы поток света или плазмы останавливался на определённой длине. И при этом ещё и драться на них.... Ещё и куча энергии из маленькой рукоятки. А так было бы круто конечно
Я видел лет 10 назад как всякие учёные придумывают как это сделать. Митио Каку S01E08. Ну они дальше идей не пошли
Если звук правильный я тоже в восторге
Подскажите пожалуйста, фотоны излучаются электронами только внешнего уровня атома или электронами всех уровней ?
Благодарю
Излучать может любой переход, оттого столько спектральных линий. Некоторые переходы сильнее некоторые слабее из-за оптических правил отбора. Но прямого запрета, на сколько я помню, нет.
А на сколько реальны "обратные" квантовые точки? Чтобы светить единичным фотоном, а получать электрон. Или такое вообще невозможно?
Отличный вопрос!
На самом деле поглощение и излучение это ровно один и тот же процесс, который просто идёт в разных направлениях. И это вопрос оптимизации полупроводникового прибора под конкретную задачу. К примеру, светодиоды и солнечные панели устроены достаточно похоже, но "заточены" под свою задачу.
Конкретно квантовые точки хорошо излучают, как фотоприемники никаких преимуществ не дают. Кроме как, действительно, для одиночного фотона. Для всяких задач квантовых вычислений или телекоммуникаций.
@@nauchnyi_kosarev я тоже руководствовался аналогией с солнечными панелями. Просто если есть жидкие квантовые точки-солнечные панели, то в теории ими можно покрывать любую поверхность(красить?) Упрощая установку.
Ну вроде бы да, а вроде бы нет.
Сам процесс поглощения\излучения совершенно симметричный на квантовом уровне. Но чтобы снимать с них напряжение нужно как-то сделать контакты, обеспечить разделение заряда.
Ну как пример лазерная указка, она в принципе способна создавать напряжение если в неё загнать свет. Там на входе почти непрозрачное зеркало, так что эффективность как "солнечной панели" уже не больше 1 процента. А излучает он с огромной эффективность. Вот и тут такая же проблема.
Но я бы это не называл проблемой, просто у них есть свои сферы применения. В общем, я не думаю, что можно ими просто красить.
23:25 "Ченить побольше"
Наконец-то меня правильно поняли 🎉
Вообще-то, "накопленные электроны", которые "никуда не идут" давно известны человечеству, их традиционно называли "статическим электричеством", но иногда называют "динамическим электричеством". То есть два разных вида - одно статическое, а другое динамическое, но это в сущности относительно. Статическое электричество по-моему суть вакуум, а динамическое суть электрон. Так или иначе этот материал, где много спящих электронов назыаается шерсть, валенки. Как только наступил на шерстяную стельку, электроны из нее выдавливаются прямо в кровь и можно идти длинную дистанцию.
Ваша квантовая теория валенок звучит многообещающе!
Здравствуйте, было бы очень интересно видео о запутывании электронов, принципе нелокальности !!!
скажи, фотон это ведь мера измерения энергии света? это ведь не частица?
Тут чтобы с ума не сойти надо помнить что мы считаем частицой.
Энергия у него определённая есть, импульс и так далее есть. Вполне себе частица. Мы же на электроны не ругаемся, что у них волновые свойства есть на маленьком масштабе.
Интересно рассказываешь!
Спасибо!
Раз это полупроводники которые имеют определенную ширину запрещённой зоны и шириной этой запрещённой зоны можно управлять потенциалом то можно и менять размер квантовой точки и соответственно изменять длину волны излучения???))) Вот и 2 Нобелевская премия на подходе)))
Я даже лично знаю человека, который это исследовал 😉
Он с коллегами подключал контакты к квантовой точке и менял там потенциал, если вы это имели в виду
Добрый день и большое спасибо ,за познавательную информацию! Меня зовут Владимир и я прошу Вас также подробно объяснить механизм следующего процесса:-эл. ток это упорядоченное движение заряженных частиц (в нашем случае это электроны) в проводнике (медь, алюм, неважно).Восновном это свободные электроны а также электроны находящиеся на крайних арбитах (арбиталях) атомов проводника .И теперь вопрос: где формируется и механизм формирования хороктеристик материи (проводника)?
Добрый день Владимир! Очень хороший вопрос, но, к сожалению он очень большой для одного комментария.
Вы начало совершенно правильно написали, свободные электроны - электроны проводимости. А дальше начинается достаточно сложная физика, 3 курс физфака - физика твёрдого тела, физика металлов. Популярной литературы на эту тему я, к сожалению, не знаю.
Я посмотрел статью википедии "теория друде", там не очень - но короткая справка есть.
Если я придумаю, что рассказать без формул - попробую сделать видео на эту тему.
Уж извините, что не раскрыл эту тему тут - очень уж обширная.
Спасибо за познавательный ролик! Подскажите, возможно ли получение с помощью данной технологии источников излучения для экстримальной УФ литографии или существуют какие-либо ограничения?
Пожалуйста! :)
Экстремальная УФ литография основывается на длине волны порядка 13 нм, это практически рентген.
Коллоидные квантовые точки работают в диапазоне видимого до ИК, а эпитаксиальные в основном от красных до ИК. Я сейчас работаю с дальним ИК, около 1.5 мкм.
Я прикинул на листочке, чтобы получить 13 нм нужна запрещённая зона около 95 эВ, а это уже далеко от полупроводников, где на обычно от 0.5 до 5 эВ.
В общем, квантовые точки либо для видимого, либо для ИК диапазона, а экстремальный ультрафиолет получить вряд-ли получиться
Ничего не понял но было интересно.
А из этих квантовых точек можно делать супер-пупер аккумуляторы?
Можно ли дома сделать что нибудь квантовое?
Аккумуляторы вряд-ли выйдут, это же излучатели света.
Из квантовых штук дома могу посоветовать курс по квантовым вычислениям на степике, такое точно выйдет :)
Сэр, я полностью согласен. На плоскую землю падает исключительно неквантовый свет.
Меня всегда очень забавят люди, которые через компьютеры, просто невозможные без квантовой механики, пишут, что квантовой механики не существует :)
Очень Интересно, что-то новое, реально не стандартное, типа подоконников
Квантовая физика стала объединять всех учёных, потому что даёт объяснение многим процессам. Создание искусственного атома требуется для развития искусственного интеллекта, создания биороботов. Белковая форма жизни идеальна тем, что сама себя выращивает, обслуживает, восстанавливает, плодит. По сути человек это тот же квантовый компьютер, который в процессе развития Земли самообучался, обретал опыт, вся история, программы прописались в ДНК. Естественно человек поумнел, стал выражать свободу воли и это видимо кому то не нравится. И судя по открытиям учёных это некое задание для них -
создать новый вид человека, чтобы запрограммировать их под собственные нужды.
Хм, я что то пропустил или в видео не было сказано про применение данных точек? В теликах понятно. Не очень понятно почему в телефонах нет таких дисплеев?
Я как понял по аналогии придумали как проще производить некие типа "светодиоды" квантовых размеров?
Потом будут напылять на поверхность с электродами и эта поверхность может быть дисплеем?
Последняя часть про применения :)
Мониторы пока самые массовые применения. Есть ещё лазеры на их основе, это из того, что прям купить можно.
Технология там немного другая, это по сути флюоресцентная краска. Синие диоды работаю очень круто, они заставляют светиться квантовые точки. Но из-за особенностей процесса цвета получаются очень чистые, никакого выгарания и прочее.
Эпитаксиальные - просто модельная система для любителей полупроводников или экситонов, каких-нибудь. На её примере изучают всё что можно, практически полупроводниковая лабораторная мышь.
Спасибо за ответ. Подписался на вас.
Спасибо!
Какие странные комментарии!)) а какие онлайн курсы по квантовой физике и этой теме можете посоветовать?
Ага, много странных комментариев.
Онлайн курс, это сложно. Могу на степике посоветовать "Физика. Теоретический минимум". Он жёсткий должен быть,
Хорошая книга Иванов Как понимать квантовую механику. Доступна онлайн бесплатно
@@nauchnyi_kosarev спасибо
Есть ли возможность управлять размером квантовой ямы? Чтоб получить универсальный излучатель?
Можно! Но всё равно вы ограничены шириной запрещённой зоны с одной стороны и максимальной толщиной наноструктуры с другой. Но действительно в достаточно широком диапазоне можно менять
Расскажите пожалуйста как работает квантовый компьютер. Попадалось одно видео в интернете,но там я мало что понял. Спасибо и с Новым годом вас и ваших зрителей!
Вас тоже с новым годом!
Это хорошая идея, я подумаю что можно интересного про него рассказать.
Спасибо, теперь понятен принцип.
Сделай выпуск с объяснением, в чем разница между эфиром и физическим вакуумом.
Вот судя по количеству любителей эфира в комментариях надо уже так делать 😄
Спасибо за идею!
@@nauchnyi_kosarev Присоединяюсь к автору просьбы - ex UA9-154-1493.
Спасибо вам
Можно объяснить если фотон=квант ЭМП, то почему электромагниты не влияют на свет? Почему нейтральный фотон влияет на заряженный электрон? Почему протоны не излучают фотоны, хотя они положительно заряжены?
Спасибо за интересный вопрос
1. Одно магнитное поле не влияет на другое, они просто складываются. Это принцип суперпозиции. На магнитный диполь (магнит, у примеру) влияет, но не на магнитное поле.
2. фотон уносит/приносит энергию при переходе между состояниями электрона. Эту энергию может унести/принести и другая частица, в полупроводниках это может быть фонон, к примеру.
3. заряженная частица при ускорении излучает свет, это работает и для протонов и для электронов одинаково. Если рассматривать именно как квантовый излучатель то у протонов а ядре, на сколько я знаю, тоже есть переходы. Там другой порядок энергии, они излучают гамма кванты. Но принцип работает.
@@nauchnyi_kosarev Спасибо Вам за развернутый ответ. Надеюсь вы наберете интересные вопросы для видео - на ютубе не нашел объяснений =(( Все блогеры просто как факт дают или как вывод из формул.
К сожалению, между научпопом и академической наукой пропасть. Постараюсь её уменьшить!
Спасибо вам!
Когда я закрываю глаза то вижу маленькие точки в темноте они светлые их очень много что я полностью не могу увидеть а по чистичку , я заметил это в 6 лет прошло много годов.Что это не знаю 😂 наверное...
Необычная ситуация, продолжайте наблюдать :)
8:30 - десятки гигагерц?)
Я что-то пропустил???)
Или речь о процессорах суперкомпьютеров которые под креогенными температурами постоянно работают? Я о таком не слышал.
Да, оговорился, правильно было бы сказать "порядка десятка гигагерц".
Кстати, память gddr7 работает уже на 36 ГГц, так что все таки современную технику это описывает :)
Herr Kosarev, когда новые выпуски Евротура?
Ну я вроде бы решил пока с тревел блогами завязать)
У поднятого помидора становится больше энергии? Относительно чего? Относительно его самого нисколечки ведь.
У вас машина относительно неё самой всегда стоит на месте. Поэтому измеряют относительно земли. С помидором предлагаю делать так же 😉
@@nauchnyi_kosarev А относительно чего меняется энергия электрона в квантовой точке? И относительно чего он в этой КТ релаксирует?
По моему, аналогия с атомом для КТ не годится. Зависимость цвета от размеров намекает на свободный пробег электрона в пределах коробочки КТ, за время которого он набирает определенную энергию.
Вообще у энергии есть хитрость, что положение нуля не имеет значение. Важна только разница так как мы наблюдаем только разницу.
В данном случае разница - это расстояние между уровнями электрона между которыми он переходит.
Зависимость цвета от размера это квантово-механический эффект, который называется размерное квантование.
Со свободным пробегом хорошее предположение, вы явно намекаете на теорию Друде. Только электрон в квантовой точке не свободный, а локализованный.
Теперь про нобелевку по физике
Добавил в очередь!
Понял, но.. Нужно еще прослушать
Электрон,
не объект.
Электрон это макет, наделенный нами, обнаруженными свойствами.
Фотон, это то же самое, такая же модель как и электрон.
Фотон не волна. Волна может быть лишь при наличии сжимаемой среды либо при наличии границы двух и более, сред
вы про продольную волну говорите, слышали про поперечные?
Мой хороший комментарий.
Спасибо!
Электроны это нифига не маленькие объекты, они становятся маленькими, только тогда когда отделяются от атома.
Ну если считать боровский радиус за размер электрона, то может да. Вообще не очень ясно что такое размер электрона и как мы его определяем. Ну это 100 расстояние где 100% его плотности вероятности или 95 или 1/е? Эти размеры сильно отличаются, я думаю.
Для ясности скажу, что размер электрона я не упоминал. Атома, да)
а это можно использовать, например, для генератора истинно-случайных чисел в виде чипа ?
Можно ли использовать эти квантовые точки как квантовые биты в массиве? Если да, то получается для квантовых компьютеров более не нужны особые условия содержания, как например - безумное охлаждение и методы удержания в своих позициях ?
Для генератора случайных чисел достаточно фотона и полупрозрачного зеркала, такие чипы уже есть в телефонах на сколько я знаю.
Сейчас многие над ними работают именно рассматривая их как квантоые биты, думают как заставить их эффективно взаимодействовать.
Эпитаксиальные удерживать не надо, они прям на поверхности кристалла растут.
Да. сейчас квантовые компьютеры это миликельвины т.к. нужны большие времена затухания когерентности, а делают их на джозефсоновских переходах. Для квантовых точек должно хватить 4 кельвинов, что сильно дешевле.
Братец, и чем из упомянутого можно сейчас заниматься в РФ? Уточню: не лишь бы как-то заниматься, а на передовом уровне.
Да, по делу вопрос.
Вообще всегда было не очень удобно, сейчас особенно. Я ситуацию вижу так.
Есть очень крутые учёные, прям очень хорошие. Но много активных и инициативных раъехалось.
Крутые приборы купить дорого и не факт, что выйдет. Я про такие вещи как импульсный лазер или сверхпроводящий детектор одиночных фотонов, к примеру. Стоит 100 тысяч долларов, ускоряет исследования многократно. Таких приборов много. Что-то можно в обход или из китая, но это либо дольше\дороже, либо просто не то качество. Исключения, конечно, есть.
Самое обидное, что коллаборации прикрылись. Ведь это связи, которые строились многие годы. Вообще наука она по природе своей общемировая, и её локализация не помогает особо.
В общем, есть места, где чем-то разумным занимаются на вполне себе на передовом уровне. В крупных центрах я думаю, что за 2 года катастрофы не случилось. Но тенденции были то не очень хорошие, а сейчас они мне совсем не нравятся.
Вот такой неоднозначный комментарий, уж понимай как хочешь
По-моему основная проблема науки в РФ в том, что она тут просто никому не нужна, по объективным причинам. Почему нет науки в какой-нить зимбабве? Потому что её там никогда и не было. Почему есть (пока ещё) наука в РФ? Потому что она тут когда-то была. За сим отличия от зибабвы кончились. Утрирую конешно, но не сильно.
Ну есть в этом доля правды.
Очень многое держится вокруг людей, которые ещё в 80х-90х были хорошими учёными и с тех пор вокруг них какие-то группы образовались.
С другой стороны, а крупных университетах последние годы было всё не так уж плохо. СПбГУ, ИТМО вполне хорошо жили. И мегагранты получали и просто проекты были.
Насколько точно должны совпадать энергия фотона и энергия квантового перехода? Если слишком точно, можно не дождаться прихода нужного фотона.
Они одинаковы, дождетесь с любым ограничением во времени
Очень интересный вопрос!
Совпадение должно быть с точностью до ширины спектральной линии, а они определяются её временем жизни через соотношение неопределённости Гейзенберга. Это называется "однородное уширение" спектральной линии
А почему энергия должна быть не больше и не меньше относительно чего электроны находятся на разных уровнях какова их энергия относительно уровня и в каком случае он поглощает фотон подходящий по энергии или излучает и вообще что эта за штука электрон вы сказали что он волна как вы себе представляете эту волну только без электрических приборов вот как будто вы друзья будьте добры
Энергия должна быть резонансной, поэтому не больше и не меньше.
Излучает когда переходит с верхнего уровня на нижний, а поглощает и переходит с нижнего на верхний.
Извините, я не все вопросы из списка понимаю, надеюсь ответил на ваши вопросы.
Не очень понятно про открытие Алексея Екимова: то что длинна излучаемой волны зависит от длинны пробега электрона учат ещё на первом курсе университета. Так как квантовая точка окружена потенциальным барьером то понятно, что пробег электрона будет равен размеру квантовой точки. Ну и от сюда очевидным образом вытекает расчёт излучаемой длинны волны. Поэтому кажется, что для получения Нобелевской премии он открыл какой-то более хитрый эффект.
В нанокристаллах такое ещё не наблюдалось на тот момент, 80е годы были. Это дало начало исследованию в этом направлении, что тоже важно. Прям вау эффекта сейчас не производит, но в мире полупроводниковых физиков квантовая точка это очень базовый объект как лабораторная мышь и вот это было начало.
Если интересно ещё больше деталей могу посоветовать лекцию Анны Валерьевны.
ruclips.net/video/hEOyr37ZuzU/видео.html
Можно менять уровень за счет расщепления орбиталей в молекулах
В общем да, эффект Зеемана и Штарка никто не отменял. Но и далеко с ними не уедешь, диапазона квантовых точек не покрыть.
Зависимость цвета излучающего квантовой точкой света от её размером, на мой взгляд, вещь довольно очевидная. Действительно, квантовая точка - это ни что иное, как потенциальная яма. Из квантовой механики хорошо известно, что от размером ямы зависят расстояния между уровнями энергии электрона в этой яме, а значит и частота поглощаемого и испускаемого им света, т.е. его цвет.
Да, очевидно. Но есть хитрости
Количественно описать сразу не вышло т.к. специфику полупроводников тогда хуже знали, например эффективная масса как в объеме и нанокристалле отличается. Поэтому было "очень похоже", но надо доказать.
А для описания А Эфрос потом теорию написал, тогда совсем сошлось
А куда апельсин дел на ~10 минуте, м?🤣
Он перешёл в съеденное состояние! Скачком
Полезная лекция, спасибо.
Теперь я знаю, что длина волны помидора больше длины волны баклажана.
Хотя, нужно признать, довольно удивительно, поскольку оба растения принадлежат к семейству паслёновых.
Глупые вопросы:
Как изменяются (если изменяются) свойства квантовой точки при температуре, близкой к абсолютному нулю?
Имеют ли общую природу явления квантовой точки и побежалостей на поверхности металлов при температурном воздействии?
Очень нормальные вопросы!
Квантовые точки очень хорошо изучать при низких температурах, 77К в жидком азоте или 4К в жидком гелии.
Вблизи абсолютного нуля увеличивается шириан запрещённой зоны полупроводника, т.е. длина волны излучения становится меньше. Принципиальных изменений нет.
Но влияние колебаний решётки на квантовые процессы уменьшается, становится меньше так называемых фононов. Поэтому все именно квантовые эффекты любят изучать при низких температурах, при высоких их плохо видно.
Квантовая точка и цвета побежалости связаны ну.. наверное никак, цвета побежалости это интерференция на тонкой плёнкии. Если совсем фантазировать, можно сказать, что квантовые точки выращиваются эпитаксиально на тонкой плёнки)
Не знал, что баклажан принадлежит к семейству паслёновых, это было неожиданно! А вообще помидор пока зреет очень забавно двигается от зелёных длин волн (500 нм через жёлтые к красным 650 нм).
@nauchnyi_kosarev
Спасибо )
@@nauchnyi_kosarevЗдравствуйте! Как Вы думаете, наука когда нибудь будет заниматься изучением природы или так и останется бизнес проектом?
Я пишу о том,что наличие света - это лишь идея, а на самом деле монитор вовсе не светит, и Солнце тоже. Никакого изучения в природе нет. У неразумных, стадных приматов изменённое состояние сознания, и идея о наличии света как и вселенной вообще - это лишь работа изменённого сознания. Выражение "британские учёные" уже давно вызывает гомерический хохот. Никаких атомов, электронов, частиц, в природе нет. У терминов энергия, сила, движение нет определений.
Тот кто не имеет ответа на вопрос ЧТО ТАКОЕ ЧЕЛОВЕК не является разумным. Вопрос ЧТО ТАКОЕ ЧЕЛОВЕК является главным вопросом науки, и ни один академик разумным не является. Земля не стала колыбелью разума. Вы ничем принципиально не отличается от древних краманьонцев, и всему обучились у изменённого сознания. А так то - вселенная не существует и нас нет.
ну вот сейчас мы все такие дружно взяли и пошли класть электроны в свои квантовые точки)))
А за ликбез - 👍🤝🤝🤝