Quantum wire
ಮೆಸೊಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ತಂತಿಯು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕ ತಂತಿಯಾಗಿದ್ದು, ಇದರಲ್ಲಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪರಿಣಾಮಗಳು ಸಾರಿಗೆ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತವೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅಂತಹ ಪರಿಣಾಮಗಳು ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್ಗಳ ಆಯಾಮಗಳಲ್ಲಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವುಗಳನ್ನು ನ್ಯಾನೊವೈರ್ಗಳು ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪರಿಣಾಮಗಳು ತಂತಿಯ ವ್ಯಾಸವು ಸಾಕಷ್ಟು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಅಡ್ಡ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಬಂಧನವನ್ನು ಅನುಭವಿಸುತ್ತವೆ. ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಅವುಗಳ ಅಡ್ಡ ಶಕ್ತಿಯು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಮೌಲ್ಯಗಳ ಸರಣಿಗೆ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಪರಿಮಾಣೀಕರಣದ ಒಂದು ಪರಿಣಾಮವೆಂದರೆ, ತಂತಿಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವ ಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಸೂತ್ರವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ತಂತಿಗಳಿಗೆ ಮಾನ್ಯವಾಗಿಲ್ಲ (ಇಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನ ಪ್ರತಿರೋಧಕತೆಯು ಉದ್ದವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ತಂತಿಯ ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗೀಯ ಪ್ರದೇಶವಾಗಿದೆ). ಬದಲಾಗಿ, ತಂತಿಯ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲು ಸೀಮಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಅಡ್ಡ ಶಕ್ತಿಯ ನಿಖರವಾದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರವನ್ನು ಮಾಡಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಶಕ್ತಿಯ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿ, ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು (ಪ್ರತಿರೋಧದ ವಿಲೋಮ) ಗುಣಾಕಾರಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಪ್ಲ್ಯಾಂಕ್ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಎರಡು ಅಂಶಗಳು ಸ್ಪಿನ್ ಡಿಜೆನೆರಸಿ ಯಿಂದ ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತವೆ. ಒಂದೇ ಬ್ಯಾಲಿಸ್ಟಿಕ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಚಾನೆಲ್ (ಅಂದರೆ. ಯಾವುದೇ ಆಂತರಿಕ ಚದುರುವಿಕೆಯಿಲ್ಲದೆ) ಈ ವಾಹಕತೆಯ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾದ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಆಂತರಿಕ ಚದುರುವಿಕೆಯ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ವಾಹಕತೆಯು ಈ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ. ಪರಿಮಾಣೀಕರಣದ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯತೆಯು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಸ್ತುವಿನ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ನ ವ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ವಿಲೋಮ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ. ಭೌತಿಕವಾಗಿ, ಇದು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಸ್ತುವಿನೊಳಗಿನ ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ವಾಹಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಹೇಗೆ ಸಂವಹನ ನಡೆಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದರ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದರ್ಥ. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ, ಅರೆವಾಹಕಗಳು ದೊಡ್ಡ ತಂತಿ ಅಡ್ಡ ಆಯಾಮಗಳಿಗೆ (~ 100 ಎನ್ಎಂ) ಸ್ಪಷ್ಟ ವಾಹಕ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ತೋರಿಸಬಹುದು ಏಕೆಂದರೆ ಬಂಧನದಿಂದಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ವಿಧಾನಗಳು ಪ್ರಾದೇಶಿಕವಾಗಿ ವಿಸ್ತರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಅವುಗಳ ಫೆರ್ಮಿ ತರಂಗಾಂತರಗಳು ದೊಡ್ಡದಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಅವು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ವಿಭಜನೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಇದರರ್ಥ ಅವುಗಳನ್ನು ಕ್ರೈಯೋಜೆನಿಕ್ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (ಸಂಪೂರ್ಣ ಶೂನ್ಯದ ಕೆಲವು ಡಿಗ್ರಿಗಳೊಳಗೆ) ಮಾತ್ರ ಪರಿಹರಿಸಬಹುದು, ಅಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯು ಅಂತರ-ಮೋಡ್ ಶಕ್ತಿಯ ವಿಭಜನೆಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ. ಲೋಹಗಳಿಗೆ, ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ಥಿತಿಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಪರಮಾಣು ತಂತಿಗಳಿಗೆ ಮಾತ್ರ ಗಮನಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅವುಗಳ ಅನುಗುಣವಾದ ತರಂಗಾಂತರವು ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುವುದರಿಂದ ಅವು ಬಹಳ ದೊಡ್ಡ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಇದು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿಯೂ ಸಹ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಗಮನಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ಗಳು ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ತಂತಿಯ ಒಂದು ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ. ಲೋಹದ ಏಕ-ಗೋಡೆಯ ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ ಯಾವುದೇ ಆಂತರಿಕ ಚದುರುವಿಕೆಯನ್ನು (ಬ್ಯಾಲಿಸ್ಟಿಕ್ ಸಾರಿಗೆ) ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ಇದು ವಾಹಕತೆಯ ಕ್ವಾಂಟಮ್ಗಿಂತ ಎರಡು ಪಟ್ಟು ಸಮೀಪಿಸುವ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ಗಳು ಎರಡು ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ ಎರಡರ ಅಂಶವು ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತದೆ. ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ನ ರಚನೆಯು ಅದರ ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಬಲವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ (n, m) ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ಗೆ, n = m ಆಗಿದ್ದರೆ, ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ ಲೋಹವಾಗಿದೆ; n-m 3ರ ಗುಣಾಕಾರವಾಗಿದ್ದರೆ, ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ ಬಹಳ ಸಣ್ಣ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರದೊಂದಿಗೆ ಅರೆವಾಹಕವಾಗಿದೆ, ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ ಮಧ್ಯಮ ಅರೆವಾಹಕವಾಗಿದೆ. ಹೀಗಾಗಿ ಎಲ್ಲಾ ಆರ್ಮ್ಚೇರ್ (n = m) ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ಗಳು ಲೋಹದವು, ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ಗಳು (6,4), (9,1), ಇತ್ಯಾದಿ. ಅವು ಅರೆವಾಹಕವಾಗಿವೆ. ಕಂಡಕ್ಟನ್ಸ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪಾಯಿಂಟ್ ಕಾಂಟ್ಯಾಕ್ಟ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವೆಲ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಡಾಟ್ ರೆಫರೆನ್ಸಸ್ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ ಮೆಸೊಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ.