Quantum ή όχι; Οι μαθηματικές εξισώσεις επιλύουν τη συμπεριφορά των νανοδομών
Οι εξισώσεις, που δημοσιεύονται στο περιοδικό Nature Nanotechnology, δείχνουν ότι η συμπεριφορά των νανοδομών μπορεί να περιγραφεί από την κλασική φυσική ή τουλάχιστον μια τροποποιημένη έκδοση της κλασσικής φυσικής που κάνει μικρές διορθώσεις για κβαντικά αποτελέσματα. Αυτό σημαίνει ότι η κβαντική μηχανική δεν διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη συμπεριφορά των νανοδομών.
Αυτό το εύρημα είναι σημαντικό για την ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας, καθώς σημαίνει ότι οι μηχανικοί μπορούν να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν νανοδομές χωρίς να χρειάζεται να ανησυχούν για τα κβαντικά αποτελέσματα. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια νέα γενιά ηλεκτρονικών συσκευών, ηλιακών κυττάρων και άλλων τεχνολογιών που είναι μικρότερες, ταχύτερες και πιο αποτελεσματικές από τις τρέχουσες συσκευές.
Οι εξισώσεις των ερευνητών βασίζονται σε μια τεχνική που ονομάζεται λειτουργική θεωρία πυκνότητας (DFT). Το DFT είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος για τον υπολογισμό των ιδιοτήτων των υλικών και έχει πετύχει στην περιγραφή της συμπεριφοράς μιας ευρείας ποικιλίας υλικών, από απλά άτομα έως σύνθετα μόρια.
Οι ερευνητές τροποποίησαν το DFT για να συμπεριλάβουν μικρές διορθώσεις για κβαντικά αποτελέσματα. Αυτές οι διορθώσεις είναι απαραίτητες επειδή το DFT είναι μια κλασική θεωρία και δεν αντιπροσωπεύει τη δυαδικότητα των κυμάτων των ηλεκτρονίων.
Οι εξισώσεις των ερευνητών αποτελούν σημαντική πρόοδο στην κατανόηση των νανοδομών. Παρέχουν μια οριστική απάντηση στο ερώτημα εάν η κβαντική μηχανική παίζει ρόλο στη συμπεριφορά των νανοδομών και ανοίγουν την πόρτα σε μια νέα γενιά συσκευών νανοτεχνολογίας.
Εκτός από τη σημασία τους για τη νανοτεχνολογία, οι εξισώσεις των ερευνητών έχουν επίσης επιπτώσεις στη θεμελιώδη φυσική. Δείχνουν ότι οι νόμοι της κλασσικής φυσικής επαρκούν για να περιγράψουν τη συμπεριφορά της ύλης στη νανοκλίμακα. Αυτό είναι ένα σημαντικό εύρημα, καθώς αμφισβητεί την παραδοσιακή άποψη ότι η κβαντική μηχανική είναι η μόνη θεωρία που μπορεί να περιγράψει τη συμπεριφορά της ύλης στις ατομικές και υποατομικές κλίμακες.
Οι εξισώσεις των ερευνητών είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την κατανόηση της συμπεριφοράς των νανοδομών. Είναι βέβαιο ότι θα διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη μελλοντικών συσκευών νανοτεχνολογίας.
