การทำงานร่วมกันของนักฟิสิกส์เคมีเชิงทดลองและการคำนวณได้เปิดเผยเงื่อนงำใหม่ว่าอิเล็กตรอนในไททาเนียมไดออกไซด์มีปฏิสัมพันธ์กับแสงอย่างไร นักวิจัยได้ใช้โฟตอนสองโฟตอน (2PPE) ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้พัลส์เลเซอร์ความเร็วสูง เพื่อแยกความแตกต่างของอิเล็กตรอนที่อยู่ในจุดบกพร่องของพื้นผิวจากอิเล็กตรอนในกลุ่ม การค้นพบนี้อาจมีผลกระทบยาวนานต่อการออกแบบอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์
ที่มีแอพพลิเคชั่น
โฟโตคะตาไลติก ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพที่แสงแดดถูกแปลงเป็นพลังงานรูปแบบที่ใช้งานได้มากขึ้น ไททาเนียมไดออกไซด์เป็นวัสดุที่สำคัญสำหรับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์: สามารถใช้ในการผลิตไฮโดรเจนผ่านการแยกน้ำด้วยแสงอาทิตย์ ซึ่งแสงแดดจะแยกไฮโดรเจนและออกซิเจน
ออกจากโมเลกุลของน้ำ หรือใช้เป็นชั้นขนส่งอิเล็กตรอนในเซลล์แสงอาทิตย์รุ่นต่อไป นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับการทดลองภายใต้สภาวะสุญญากาศสูงพิเศษที่มีการควบคุมสูง ทำให้ไททาเนียมไดออกไซด์ได้รับการพิจารณาว่าเป็น “พื้นผิวแบบจำลอง” สำหรับการศึกษาออกไซด์ของโลหะ
อย่างไรก็ตาม บทบาทที่บกพร่องในโครงสร้างผลึก และอิเล็กตรอนที่จับกับพวกมัน มีบทบาทในประสิทธิภาพของโฟโตคะตาไลติกของไททาเนียมไดออกไซด์ในระบบ “ในชีวิตจริง” ยังคงต้องพิจารณาอย่างเต็มที่ ป้องกันปฏิกิริยาเคมีนักศึกษาระดับปริญญาเอกจาก กลุ่มและผู้เขียนนำบทความที่อธิบาย
งานวิจัยล่าสุดกล่าวว่า”การแยกแยะกระบวนการโฟโตคะทาไลซิสที่ขับเคลื่อนด้วยแสงเป็นรายบุคคลนั้นเป็นสิ่งที่ท้าทาย” “แต่ข้อบกพร่องเหล่านี้ในกลุ่มมีมากขึ้นและได้รับการปกป้องจากปฏิกิริยาทางเคมีเมื่อเทียบกับข้อบกพร่องที่พื้นผิว ทำให้พวกเขาจำเป็นต้องทำความเข้าใจ”
ด้วยแรงจูงใจนี้ และเพื่อนร่วมงานได้ทำการวัด 2PPE โดยใช้พัลส์เลเซอร์ที่สั้นมาก ซึ่งกินเวลาเพียงเฟมโตวินาที (10 -15วินาที) เพื่อปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับธรรมชาติของอิเล็กตรอนในไททาเนียมไดออกไซด์ เทคนิคนี้ได้รับการสนับสนุนจากมุมมองทางกลเชิงควอนตัมของแสงซึ่งประกอบ
ด้วยกลุ่ม
พลังงานที่เรียกว่าโฟตอน เมื่อลำแสงเลเซอร์โฟกัสไปที่ตัวอย่าง โฟตอนเริ่มต้นหรือที่เรียกว่าปั๊มสามารถถูกดูดกลืนโดยอิเล็กตรอน ทำให้พลังงานของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น โฟตอนที่สอง (โพรบ) จะกระตุ้นอิเล็กตรอนต่อไป ดีดออกจากวัสดุและเข้าสู่ระบบสุญญากาศ ซึ่งวัดพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอน
ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าอิเล็กตรอนที่มีการแปลที่พื้นผิวไททาเนียมไดออกไซด์จะถูกผูกมัดอย่างแน่นหนากับข้อบกพร่องมากกว่าชั้นอะตอมสองสามชั้นที่อยู่ลึกเข้าไปในวัสดุ สิ่งนี้บ่งชี้ถึงเส้นทางการกระตุ้นทางเลือกสำหรับอิเล็กตรอนในกลุ่ม เพื่อช่วยในการตีความนี้ กลุ่มที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันใช้วิธีการคำนวณ
ให้เครดิตผู้ร่วมงานของเขาสำหรับการยืนยันการค้นพบเพิ่มเติม: “นักเคมี สร้างแบบจำลองที่แม่นยำของระบบของเราซึ่งจำลองการทดลองของเรา สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถยืนยันสัญชาตญาณในการทดลองของเรา และให้รายละเอียดในระดับที่ไม่สามารถทำได้จากการทดลองเพียงอย่างเดียว”
การแสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนถูกจำกัดที่จุดบกพร่องจำนวนมากอาจมีบทบาทในการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงได้อย่างไร งานนี้แสดงถึงขั้นตอนสำคัญในการควบคุมคุณสมบัติของไททาเนียมไดออกไซด์และวัสดุพลังงานแสงอาทิตย์อื่นๆเผยเส้นทางกระตุ้นเนื่องจากพลังงานโฟตอนที่เกี่ยวข้องกับงานนี้
ด้วยสมมติฐานนี้ รากฐานถูกวางสำหรับการสร้าง ทฤษฎีซึ่งสักวันหนึ่งถูกกำหนดให้แทรกซึมเหตุการณ์อันรวดเร็วและละเอียดอ่อนของโลกโมเลกุลด้วยแสงใหม่” ไอน์สไตน์: ผู้ก่อตั้งทฤษฎีควอนตัมที่แท้จริง?ธันวาคม 2543 เป็นเวลาที่เหมาะสมในการเฉลิมฉลองครบรอบหนึ่งร้อยปีของทฤษฎีควอนตัมหรือไม่?
กล่าวอีก
นัยหนึ่งพลังค์ได้แนะนำสมมติฐานควอนตัมเมื่อศตวรรษก่อนหรือไม่? นักประวัติศาสตร์และนักปรัชญาด้านวิทยาศาสตร์ โทมัส คูห์น ผู้วิเคราะห์เส้นทางของพลังค์ไปสู่กฎการแผ่รังสีของวัตถุดำและผลที่ตามมาอย่างละเอียดถี่ถ้วน คิดว่าพลังค์ไม่สมควรได้รับเครดิตความลึกที่อิเล็กตรอนถูกขับออกมา
และนักประวัติศาสตร์ฟิสิกส์ที่สนับสนุนกรณีของเขาเสนอ เช่นเดียวกับข้อโต้แย้งทางประวัติศาสตร์โดยทั่วไป ข้อโต้แย้งเกี่ยวกับความไม่ต่อเนื่องของควอนตัมนั้นขึ้นอยู่กับชุดของหลักฐานและหลักฐานโต้แย้งที่สามารถประเมินในเชิงคุณภาพและโดยรวมเท่านั้น ไม่ได้กำหนดในลักษณะที่ชัดเจนที่เรารู้จากฟิสิกส์
ไม่ต้องสงสัยเลยว่าไอน์สไตน์อายุน้อยมองเห็นลึกกว่าพลังค์ และไอน์สไตน์คนเดียวก็ยอมรับว่าความไม่ต่อเนื่องทางควอนตัมเป็นส่วนสำคัญของทฤษฎีการแผ่รังสีของวัตถุดำของพลังค์ สิ่งนี้ทำให้ไอน์สไตน์เป็น “ผู้ค้นพบความไม่ต่อเนื่องของควอนตัมที่แท้จริง” ตามที่นักประวัติศาสตร์ฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส กล่าว
อ้างหรือไม่นั้นเป็นอีกเรื่องหนึ่ง สิ่งที่สำคัญคือบทบาทของพลังค์ในการค้นพบทฤษฎีควอนตัมนั้นซับซ้อนและค่อนข้างคลุมเครือ การให้เครดิตเขาคนเดียวกับการค้นพบ เช่นเดียวกับที่ทำในตำราฟิสิกส์บางเล่มนั้นง่ายเกินไป นักฟิสิกส์คนอื่นๆ และโดยเฉพาะไอน์สไตน์ มีส่วนสำคัญอย่างมาก
ในการสร้างทฤษฎีควอนตัม ควรมองว่า “การค้นพบ” เป็นกระบวนการที่ขยายออกไปและไม่ใช่เป็นช่วงเวลาแห่งความเข้าใจที่สื่อสารกันในวันใดวันหนึ่งในช่วงปลายปี 1900 ทฤษฎีความร้อนจำเพาะของไอน์สไตน์ในปี 1907 เป็นองค์ประกอบสำคัญในกระบวนการที่กำหนดทฤษฎีควอนตัมเป็นสาขาหลักของฟิสิกส์
สถานะที่เปลี่ยนไปของทฤษฎีควอนตัมได้รับการยอมรับในระดับสถาบันด้วยการประชุม ครั้งแรกในปี 1911 ในหัวข้อ “ทฤษฎีการแผ่รังสีและควอนตัม” ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่ประกาศถึงช่วงเริ่มต้นของทฤษฎี
ควอนตัม ผู้เข้าร่วมในกรุงบรัสเซลส์ตระหนักว่าด้วยทฤษฎีควอนตัม วิชาฟิสิกส์กำลังจะเปลี่ยนไป
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
