„NANOTECHNOLOGIA”

 6\OZL
%XG]LN&]HVáD
L]RZVNL
Uniwersytet Rzeszowski
„NANOTECHNOLOGIA”
- G]LD
IL]\N
– SU]\V]áR V]NROQH
]
WHUD(QLHMV]Rü
:VW
S
&
' (
2
LO
QDMEDUG]LH
REV]DU
,
FKHPL
5?
FLDá
-
U\VXQN
7
/ 3
SU]HELHJDá
REVHUZXM
G\QDPLF]QL
IL]\N
1
OD
FL
VL
V]\EN
VWDáHJRFKHPLL
.
SRQL*H
81 -
UR]ZLMDMFH
)
UR]Zy
.
RVWDWQLH
VL
G]LHG]LQ
DXN
PDWHULDáR]QDZVWZ
/
REVHUZXMHP
/
GHNDG
ELRU
9
0
U]HELH
SR
NWyU
nanotechnologii,
;
: -
1
(*'
"!
HFKQLNL
ELRORJ
]PLD
4
2 3
>< =
ZDJ
W\O
'+'
#
áF]
@
FKHP
+A A DB C
RU
QDXN
FA E
FLHO
G
VWDá\P>Q
B
QDOH*
$
%
Z\EUDQ
PROHNXODUQHM
PLQLDWXU\]DFM
IL]\N
FLDá
HFKQRORJL
5\V5R]Zy
SRGVWDZL
G H
,
5
MDNL
6
VWDáHJR
1DQRWHFKQRORJL
MD
]LHG]LQ
]DMPXMF VL
RELHNWDP
setek nanometrów (1 nm = 10-9m) zaproponowa
1REOD
5LFKDU
)H\QPD
SUHNXUVRUVNL
DPHU\NDVN
Z\NáDG]L
Q
Z\PLDUDF
IL]\N
MH(G]L
ODXUHD
U]
G
QDJURG
$PHU\NDVNLH
Towarzystwa Fizycznego w 1959 roku pt. "There's Plenty of Room at the Bottom"
(Tam na dole jest mnóstwo miejsca).[3]
-X* G]L WHFKQRORG]
QLP
&
GRZLDGF]HQLD
)
3RWUDIL
HOHNWURPDJQHW\F]Q\FK
SRZLHU]FKQ
-
FLDá
3
ZDQWRZ
2
U\VRZ
VWDáH
97 :
8 -
SRWUDIL áDS
RGELMD
43 *
3
*
+
DWRP
WRPRZ
RGZ]RURZ\Z
43 *
5
SRMHG\Q
-/.
WD
,
! "$#
JUDIILWL
2
%'&
DWRP
Z\NRQ\Z
,
0
SRZURWH
6
VWUXNWXU
NU\V]WDáX
2
1
SRODF
3
SU]HPLHV]F]DM
XMDZQLDM
6
(
"
,
WR
3
Q
5
RGG]LHOQ
atomy.[1]
'RZLDGF]HQL
NZDQWRZ VLOQL
VZRM
M
LVWQLHQL
KDPRZDQL
Py]
VXW
SUT
<HG
M
;
W
<
SUDNW\N
QS
N
I
O4S
R
ZLD
Já
']L ZRNy
RGWZDU]D
VDPRFKRG]LH
Z\NRU]\VWXM
?
= A> @ C
> B
ZQLNDM
O P
Sá\
Y Z
QD
Q
K
MHV
D
ZLHO
NZDQWyZ
<
U]HF]\
NRPSDNWRZ\FK
ZVSyáF]HVQ
PDJQHW\F]
J
D
S
R
[
ZL*
NWyU
<
QLHVNDSXM
WHOHNRPXQLNDFM
UH]RQDQ
E
E
S
PHFKDQLN
L
]DZG]L
F]DM MH
O4M
IDUE\
ZLDWáRZRGRZD
Z]\ U S P
MGURZ
F
R
Z
VNDQLQJRZ
R
WRPRJUDIL
^
PLNURVNR
tunelowy.[1]
6IRUPXáRZDQL
c/d
&]
_
SUREOHP
VLJQL
FL
SRGVWDZRZ\F
hji
RM e
`ba
DGDZF]HJR
QDQRIL]\N
g]k
l
f
PRJ m
WH
G]LHG]LQ
UHGQLHM"
-H*H
•
uwv
]DXZD*\P\
ZLD
y
z
NZDQWy
x
*H
MHV
y
NRQLHF]Q\
G
n
VWZDU]D
g
SURJUDP
SHUVSHNW\Z
oqp
DXF]DQL
e
ZSURZDG]HQL
IL]\N
fsr
S
ZLDWá
V]NRO
t
e
S
•
1L
P
*DGQHM
SU]\URGR]QDZF]HM
EDUG]LH
Q
QL*
NWyU
IL]\N
GDáR
VL
ZáDQLH
]U]XFL
SRGVWDZRZH
XZLHUDMF
FL
*D
QDXN
S\WD
ostatecznych.
• MH*HO
WDN*
NV]WDáFHQL
RGZRáDP
RJyOQH
„... VL
V]NRO
GRGDWNRZ
„Podstawy programowej
– 7UHF QDXF]DQLD´
UHGQLH
-HGQR
PLNUR
-
PDNURZLDWD
eksperymentalne falowych cech czVWH"
)DO
PDWHULL
#
HOHPHQWDUQ\FK
!
GRZRG
GXDOL]
$
falowo-korpuskularny. Pomiar makroskopowy w fizyce a pomiary
% PLNURZLHFL&(' ZDQWRZ\P) QLHSHZQRF * SRPLDURZ &,+ ]DV+.-/+
QLHR]QDF]RQRFL
0
1DU]
G]L
5
mikro-
2VLJQL
FLD
D
1DOH*
I
NZDQWRZH
@
A
Z\*H
]DSR]QD
GO
J
OHSV]H
(OHPHQWDU\]DFM
N
:SURZDG]DM
DQDOL]
WUHF
[
.K L
<
IL]\NyZ
XF]QLy
B
]eU
WUHFL
F
G
]UR]XPLHQL
VLDWN ]DOH*QRF
u
ZL
v
PRGHOH
QL
|
fizyki).
w
>
;
LF
L
6
URO
187
metody
REVHUZDWRUL
?
9
EDGDQL
badawcze
DVWURQRPLF]QH
J
B
SRZLQQ
@
E\
SRGVWDZRZ\P
]DVD
M
MDNLP
H
C
WZLHUG]FD
H
SRM FLDP
U] G]
H
H
PHFKDQL
ki
VL
PLNURZLDW
O
SRM
ü
QRZ
PDWHULDá
f WR
/DERUDWRUL
:VSyáF]HVQ
S\WDQL
P
SRM
FL
U\S
Q
G
]QDF]
X
G
R
WDNLHJR
mon RJLF]Q\Fpqm
x
]DPNQL
W\
U]HF]\ZLVWRF
RTS
U]H]QDF]RQHJ
merytorycznym jak i dydaktycznym.
XNáD
=
:
545
L]\N
naukowe minionego wieku i ich znaczenie…” [6]
SRVWDZLRQ
E
243
ZVSyáF]HVQH
PDNURZLDWD
ZVSyáF]HVQ\F
RGSRZLHG( Q
1
DO
y
f
UWV
URJUDP
R]R^V
3RZLQQ
NWyU
h
X /
g X
r
PDWHPDW\F]Q\FK
QL
y
z
SR]EDZLRQ
Q
DXF]DQL
DXF]DQL
RQ
Q
`
Q _
Q
Y
X S
QDOH*
a
V b
R a
S R ]
DUyZ
GRSURZDG]L
WZRU]\
i
ÄV\VWH
ZHZQ
WU]QL
s
Z,]R
j
SRM
Z]JO
GH
VWUXNWXUDOQH
k
r
x
z
NWyU
MHV
c
d R
SRZL]DQ\F
QLHVSU]HF]Q\
LQZDULDQWyZ
Z
U]HSURZDG]L
{
l
t
G\QDPLF]Q
MHGQRF]HQL
y
}~} ]\F]QHM € (M. Sawicki, Struktury logiczne w nauczaniu
:\Uy*QL
VL
QDVW
SXM
HWDS
DQDOL]
WUHF
PDWHULDá
U]H]QDF]RQH
realizacji:
1.
6SRU]G]HQL
SU
XF]QLy
Z\UD]L
2.
GRNáDGQHJ
S
"
! $
OLVW
%
NWyU
*,+ DN*HSU]/
- .
'
*
HOHPHQW
-
PR*Q
(
.
3
)
G
'
SU]\VZRL
0
WHVW
RVLJQL
FL
7
FHO
# #
SRPRFQ
(
QDOH*
QDZ\NyZ
(rejestru
) –
informacji
RQ
(
SU]HSURZDG]L
)
PR*
'
E\
)
ZLDGRPRFL
GDNW\F]QHM
&
G]L
N
3
*
NWyUH
PR*Q
(
]DFKRG]F\F
5
PL
G]
-91
DQ
UHJXáDPL
(
SLHUZV
.C=
URJUDP
GZ
ZSURZDG]L
PDWHULDáX
SRGVWDZRZ\FK
6
5 8
3 7 RJLF]Q\F5
SR]RVWDá\P
ZLDGRPRFLXPLHM
WQRF
VREL
0
SDUW
PHU\WRU\F]Q\F
]LOXVWURZDQ
(
SUDFRZDQL
2
- "
1 -
4
3RQL*H
UHWQ\F
XF]H P
PDFLHU]
DQDOL]
]ZL]Ny
(
'
SU]HZLG]LDQ\F
RNUHORQH
WZLHUG]H
Sy(QLH
2SUDFRZDQL
FHOy
NDWHJRULDF
2SUDFRZDQL
UHJXá
UHMHVWU
]UHDOL]RZDQL
podstawow\FK &
3.
:;'<'
0A
=>-?:<:@(
WD
DXF]DQL
(
0BA
NUHV
IL]\N
34
DQRWHFKQRORJLL
V]NRO
'
&
*
NWyUH
UHGQLHM
Ad.1)
D
DFE
HMHVW
E
ZLDGRPRFLNWyU
-
faNW* '
-
KLSRWH]
'
XF]QLRZL
:V]HFKZLD
.
+
MHV
+
ZLQQ
3
SU]\VZRL
QLHUHGXNRZDOQL
5H0I
]PLHQQ\F
'
U\W\FK
&
NWyU
'
'
)G3
]DSDPL
WDü
SU]\SDGNRZ\
J -
RNUHODá\
]DFKRZDQL
'
VL
I
F]VWH
kwantowych;
-
SUDZGRSRGRELHVWZ
.
]GDU]HQL
SUDZGRSRGRELHVWZD
-
zagadnienie efektu tunelowego;
(
-
REOLF]DP
=K.
VáXJXM
L
VL
DPSOLWXG
-
co kU\M
VL
SRM
FLH
VWUXNWX
QLVNRZ\PLDURZ\F
'(*
'(*
0DEG);
-
E
SRGDQL
HMHVW
SU]\NáDGy
NZDQWRZ\F
ZRGy
EUDPN
SU]HUZ
XPLHM
WQRFL
-
XGRZRGQLHQLH*
-
Z\MDQLHQL
QL
LVWQLHM ]PLHQQ
MDN
LQWHUSUHWRZDQL
-
Z\MDQLHQL
-
RPyZLHQL
-
RSLVDQL
/
Q
Z]RU
SRM
FL
"!$#
Q
NU\V]WDá
VD
#('! \ )
]LDáDQL
SROHJ
RSW\F]QHJ
\
PR*Q
SROHJ
QHUJL
F]VWN
SR]LRPy
%&%
XNU\WH
VSRVy
prDZGRSRGRELHVWZDRU -
#
PDQLSXORZD
VDG
VWXGQ
DPSOLWXG
)H\QPDQD
SRWHQFMDáX
HQHUJHW\F]Q\FK
670$70
#(*+%-,
,*0 DVHU##
F]H
. ,
&
VáX*
ODVHURZ
('
KáRG]
enie atomów (idea
WRPRZHJR
c) rejestr nawyków:
-
VFKDUDNWHU\]RZDQL
Uy*Q\F
-
5
6
VWUXNWX
SRM
FL
#
J
VWRF
*
12*
VWDQy
QDU\VRZDQL
1
Z\NUHVy
!(
3
GO
4
QLVNRZ\PLDURZ\FK
omówienie sposobów wytwarzania struktur niskowymiarowych i ich
zDVWRVRZD
-
zinterpretowanie
ρ(E)
wykresów
dla
poszczególnych
struktur
niskowymiarowych;
-
RSLVDQL
7
NZDQWRZHJ
829
]LDáDQL
:
43
;
SET (tranzystora jednoelektronowego);
NZDQWRZHJ
8=<
>@?
RQWDNW
XQNWRZHJR
-
porównanie
sposobów zmian przewodnictwa w obwodach klasycznych i
kwantowych;
-
$G
Z\MDQLHQL
=DJDGQLHQL
LGH
EUDPH
SRGVWDZRZ
ORJLF]Q\F
MDNLP
NRPSXWHU
NZDQWRZHJR
XF]H SRZLQLH
VL
]DSR]Q
F]DVL
QDXN
o nanotechnologii, :
•
3URFHV
NZDQWRZ
•
SRGOHJDM
losowR
QL
F]VWH
PLNURZLHFLH
LVWQLHM
3UDZGRSRGRELHVWZ
SUDZGRSRGRELHVWZD
]DVDG]L
]PLHQQ
NWyU
XNU\WH
NWyU
ZDQWRZHJ
]DOH*
NZDQWRZH
ZyF
MHV
PRJá
]GDU]HQL
R
DN
OLF]
QLHUHGXNRZDOQ
RNUHOL
RNUHO
U]HF]\ZLVW\F
KRZDQL
DPSOLWXG
NWyU PR*Q
PDQLSXORZDü
• Amplituda prawdRSRGRELHVWZ!
QLHRGUy*QLDOQ\F
VXPRZDQL
•
#
DPSOLWX
,VWQLHM NZDQWRZ
obszDU(
QS
'RZLDGF]DO
SU]HZRGQLFWZ
•
VSRVREyZ
6WD
F]VWN
)*
ND*GH
PHWDOX
-, ]PLHQL
1
2
SRGOHJ
RJUDQLF]HQL
GRZ
GO
W
GDU]HQLD
$%
&
W\F
]DVDG]L
+
QHUJL
.
NWyU
VSRVREy
]ZL]DQ
43
F]VWN
PR*
Q
ZLHO
PyZLFH
RGG]LHOQLH
]QDMGXMFH
/ 0 M
)H\QPDQ
DPSOLWXG
NZDQWRZ
" WDN
VL
]DPNQL
W\
'
SUDZGRSRGRELHVWZD
SXQNWRZ\
NWyU\
'
VL
VNRNRZR
DMQL*V]H
HQHUJ
3
VWD
SRGVWDZRZ\
QL
RGSRZLDG
45
VWF
nieruchomej.
•
W zjawiskach kwantowych mamy do czynienia z efektem tunelowym,
'
SROHJDMF\
Q
6
SU]HQLNDQLXF]VWN
7 :8 ;9 8
SU
EDULHU
SRWHQFMDáX
• Zjawisko tunelowania wykorzystano w nowoczesnych mikroskopach skaningowych
(STM, AFM).
•
'
]DWU]\PDQL
WHP
•
ZVWD
'
EDGDQL
DVH
GRZDQL
QL
MHV
DWRPy
– VSyMQ DWRPRZ
F]\OL
(UyGá
*DGQ\
SXáDSN
PDJQHWRRSW\F]QH
']L
N
PDWHULL
\NRU]\VWXM
SyáSU]HZRGQL
RJUDQLF]
VáX* W]Z
QDQRREZRGy
QLVNRZ\PLDURZH
QRQLNy
VL
W]Z
REM
WRFLRZ
'
VWUXNWXU
JG]L
UXF
NLHUXQNX
• Studnia kwantowa dwuwymiarowa (2D) –
UXF
RQLNy
MHV
RJUDQLF]
jednym wymiarze,
• Drut kwantowy (1D) – UXF
• Kropka
kwantowa
wymiarach.,OR"
&
MHGQRVWNRZ
•
(OHPHQWDP
F]\O
$
$
!
(0D)
PR*OLZ\F
U]HG]LD
'
VWDQy
)+*
$ (
ZRGy
/.
XU]G]HQL
jednoelektronowy –
GZyF
QRQLNy
"
V
ZRP
#
VWDQy
,
43
Q
#
MHGQRVWN
$%$
WU]HF
REM
WRF
– g(E).
-
– kwantowy kontakt punktowy,
REV]DUDP
NRQWUROXM
Z\PLDUDFK
RJUDQLF]RQ
HOHNWURQy
VWR
W
SRPL
G]
RJUDQLF]
UXF
–
HQHUJL
NZDQWRZ\F
SU]HZ
*HQL
QLNy
34
$
'
SU]HSá\
6
20 1
5
– tranzystor
SUG
SRUFMDP
$
- po
jednym elektronie.
•
3U]\NáDGRZ\P
GZRP
#
Uy*Q\P
PHWDOLF]Q
>
EUDPH
8NáDG
B
REZRGDP
$
&?
@3 6
$
;.<
$
C
NWyU
UHDOL]XM
D
EUDPN
=&
'
JLK!JM
VWUXRZDQL
elementy –
NWyU
D
FDáHJ
V
AJ K
R
H
EUDPNL
NROH
S
NWyU
REV]DU
ra.
MHV
PR*Q
]QDMGXMF\
#
-
8
]DPNQL
W
:# #
Q
NRPSXWHU
G DOD
7
H
NZDQWRZH
C
C
SUT R4VUR+D
OHPHQW
HV
áF]
VL
NJ
PQP
W
ZL
NV]\F
RVDG]RQ
e; obwód Taylora – 6
VL
S
CFI
RPL
G]
QDSL
FL
LQG\ZLGXDOQL
VL
SURVW
9&
$
SRZLHU]FKQ
.A
LP
$
"
NRQWURORZD
'(*
F
C E
SHZQ RSHUDFM
ORJLF]Q QD]\ZDP
VNáDGQLNDP
RPSXWH
SU]HUZ
U]\áR*RQ
NOT lub AND), a do jej opisu stosuj D
•
#76
SyáSU]HZRGQLNRZ\PL
NWyU\F
ZLHU]FKQLRZ\FK
XER*RQ
,
V
PDWHULDáDP
HOHNWURG\
Z\WZDU]DM
•
$
UDPN QS
G
EUDPN
H
LDJUDP
Z\NRU]\VWXM
L
NV
R+D
D
SRGVWDZRZ
S
IXQNFMRQDOQH
K
MHGQRVWN
MHGQRVWH
LWG
G
D
VL
D*
IJ
]EXGRZDQL
H
B
1DOH*
QDXF]DQL
RU
E
G]L
RGDü
*
SU]HGVWDZLRQ
SRGVWDZ
SRGVWDZRZ\F
SURZDG]HQL
NROHMQRF
GO
OHNF
Z\*H
XZLDGRPLHQL
M
ü
NWyU
SU
XF]QLy
PDWHULDá
FHOy
QDXF]\FLH
XáR*HQLD ZáDFLZH
]GRE\ZDQH
DQDOL
MDNL
PXV
Z]JO
GH
U]H]QDF]RQH
XF]QLRZL
PDM RVLJQ
Z\HNVSRQRZ
PHU\WRU\F]Q\
F]DVL
RJLF]Q\
LHG]\
Bibliografia
[1] Gerard J. Milburn: ,Q*\QLHUL
!
NZDQWRZD3UyV]\VN
""
V
-ka, Warszawa 1999
[2] Gerard J. Milburn: Procesor Feynmana, Wydawnictwo CiS, Warszawa 2000
)H\QPDQ
[3] Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands:
!
#%$
Z\NáDG
fizyki, tom 3, PWN, Warszawa 1974
)L]\N
[4] Wojciech Gawlik:
-.
„3RVW
&
]LPQ\F
=HV]\W
'\GDNW\N
[6]3RGVWDZ
G
DWRPyZ
(
)
WHPSHUDWXU
QL*V]
*
QL*
+
,
NRVPRVLH
IL]\NL´'
[5] Janina Miliszkiewicz: 3U]\Ná
fizyki,
'
?
;
1DXNRZ
)L]\NL
H
A
<
/10
G
=
:\G]LDá
=
8QLZHUV\WHW
URJUDPRZ
42 3
NRQFHSF
561798
>
DB FC E
I KJ I
EDGD
0DWHPDW\NL
*GDVNLHJRQ
NV]WDáFHQL
G
JyOQH
URJUDPRZDQ\
)L]\NL
>
:
&KHP
?@?
QDXF]DQLH
:
;
´3UREOHP
U
L
V]NRO
M
UHGQLHM
:
syllabus maturalny - fizyka ze stron CKE
[7] H. Rohrer, Limits and Possibilities of Miniaturization, Japanese Journal of Applied
Physics, Vol.32 (1993), P.1