موضوع مقاله: فیزیک مزوسکوپیک | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # فیزیک مزوسکوپیک | مقدمه: فیزیک مزوسکوپیک ، زیرشاخه‌ای از فیزیک ماده متراکم است که با موادی با اندازه متوسط سروکار دارد. | ## بخش 1: فیزیک مزوسکوپیک | اندازه این مواد بین نانومقیاس برای مقداری از اتم‌ها (به عنوان مثال یک مولکول) و مواد با اندازه‌گیری میکرومتر متغیر است. در حالی که خواص متوسط به دست آمده از مواد تشکیل‌دهنده آن، اجسام ماکروسکوپی را توصیف می‌کنند، زیرا آن‌ها معمولاً از قوانین مکانیک کلاسیک پیروی می‌کنند، یک جسم مزوسکوپی، در مقابل، تحت تأثیر نوسانات حرارتی حول میانگین قرار می‌گیرد و رفتار الکترونیکی آن ممکن است نیاز به مدل‌سازی در سطح مکانیک کوانتوم داشته باشد..Sci-Tech Dictionary. یک دستگاه الکترونیکی ماکروسکوپی، زمانی که به اندازه مزو کوچک شود، شروع به آشکار کردن خواص مکانیکی کوانتومی می‌کند. به عنوان مثال، در سطح ماکروسکوپی، رسانایی یک سیم به‌طور مداوم با قطر آن افزایش می‌یابد. با این حال، در سطح مزوسکوپی، رسانایی سیم کوانتیده می‌شود: افزایش‌ها در مراحل مجزا رخ می‌دهند. در طی تحقیقات، دستگاه‌های مزوسکوپی ساخته شده، اندازه‌گیری و مشاهده می‌شوند تا به‌طور تجربی و نظری به درک بهتری از فیزیک عایق‌ها، نیمه‌رساناها، فلزات و ابررساناها برسند. زمانی که یک جسم ماکروسکوپی کوچک می‌شود، مانند کوچک سازی ترانزیستورها در الکترونیک نیمه‌هادی، رخ می‌دهد. خواص مکانیکی، شیمیایی و الکترونیکی مواد با نزدیک شدن اندازه آن‌ها به مقیاس نانو تغییر می‌کند، جایی که درصد اتم‌ها در سطح مواد قابل توجه می‌شود. | ## بخش 2: فیزیک مزوسکوپیک | برای مواد توده‌ای بزرگ‌تر از یک میکرومتر، درصد اتم‌ها در سطح نسبت به تعداد اتم‌های کل ماده ناچیز است. الکترون‌ها در مواد دی‌الکتریک حجیم (بزرگتر از ۱۰ نانومتر) را می‌توان با باندهای انرژی یا سطوح انرژی الکترون توصیف کرد. در مواد حجیم این سطوح انرژی به صورت پیوسته توصیف می‌شوند زیرا تفاوت انرژی ناچیز است. همان‌طور که الکترون‌ها در سطوح مختلف انرژی تثبیت می‌شوند، بیش‌تر آن‌ها در نوارهای ظرفیتی زیر سطح انرژی ممنوع به ارتعاش می‌افتند که به آن شکاف نواری می‌گویند. اثر محصور شدن کوانتومی زمانی قابل مشاهده است که قطر ذره به اندازه طول موج تابع موج الکترون باشد.[۴] وقتی مواد به این اندازه کوچک باشند، خواص الکترونیکی و نوری آنها به‌طور قابل ملاحظه ای از خواص مواد حجیم منحرف می‌شود. مشخصه‌ها دیگر به صورت توده ای متوسط نیستند، و از این رو پیوسته هستند، بلکه در سطح کوانتومی هستند و بنابراین گسسته هستند. به عبارت دیگر، طیف انرژی گسسته می‌شود و به عنوان کوانتوم اندازه‌گیری می‌شود، نه پیوسته مانند مواد توده. در نتیجه، شکاف باند خود را ادعا می‌کند: یک جدایی کوچک و محدود بین سطوح انرژی وجود دارد. | ## بخش 3: فیزیک مزوسکوپیک | علاوه بر این، اثرات محصور شدن کوانتومی شامل جزایر جدا شده‌ای از الکترون‌ها است که ممکن است در سطح مشترک بین دو ماده نیمه هادی مختلف تشکیل شوند. همان‌طور که در بالا ذکر شد، محصور شدن الکترون‌ها در این سیستم‌ها برهمکنش آنها را با تابش الکترومغناطیسی به‌طور قابل توجهی تغییر می‌دهد.Quantum dots . از آنجایی که سطوح انرژی الکترونی نقاط کوانتومی به جای پیوسته گسسته‌است، جمع یا تفریق تنها چند اتم به نقطه کوانتومی تأثیری در تغییر مرزهای شکاف باند دارد. تغییر هندسه سطح نقطه کوانتومی نیز انرژی گپ باند را تغییر می‌دهد، که دوباره به دلیل کوچک بودن نقطه و اثرات محصور شدن کوانتومی است. اثرات تداخل در رژیم مزوسکوپی، پراکندگی از نقص‌ها - مانند ناخالصی‌ها - باعث ایجاد اثرات تداخلی می‌شود که جریان الکترون‌ها را تعدیل می‌کند. به عنوان مثال، رسانایی یک نمونه داده شده به صورت ظاهراً تصادفی به عنوان تابعی از نوسانات در پارامترهای آزمایشی نوسان می‌کند. با این حال، اگر پارامترهای آزمایشی به مقادیر اولیه خود بازگردند، می‌توان همان الگو را ردیابی کرد. | ## جمع‌بندی | دینامیک مزوسکوپی حل شده با زمان آزمایش‌های حل‌شده با زمان در دینامیک مزوسکوپی: مشاهده و مطالعه، در مقیاس نانو، دینامیک فاز متراکم مانند تشکیل ترک در جامدات، جداسازی فاز، و نوسانات سریع در حالت مایع یا در محیط‌های مرتبط بیولوژیکی.