Νανοηλεκτρονικές Διατάξεις (ΕΕΕ.8-3.6)

Ανοίξτε την ιστοσελίδα

https://iwant2study.org/lookangejss/05electricitynmagnetism_17current/ejss_model_driftvelocity/index.html#google_vignette

Από το μενού both (επάνω δεξιά) επιλέξτε microscopic view.

Από το μενού user defined επιλέξτε

rows=3 & columns =3

Επιλέξτε electrons =50

Επιλέξτε electric field =0

Η default επιλογή για την θερμοκρασία είναι LOW.

Πατήστε το κουμπί (play) για να αρχίσει να τρέχει η εφαρμογή. Αφ΄στε να περάσουν μερικά δευτερόλεπτα και παρατηρείστε την κίνηση των ηλεκτρονών και των ιόντων και σημειώστε σε ένα χαρτί.

Στη συνέχεια επιλέξτε temperature = high. Αφήστε την εφαρμογή να τρέξει για 1-2 λεπτά (μέχρι να ζεσταθεί το υλικό) και παρατηρείστε την κίνηση των ιόντων και των ευκίνητων ηλεκτρονίων. Συγκρίνετε με την περίπτωση Temperature=Low

Mετά επιλέξτε temperature = medium. Σημειώστε τις παρατηρήσεις σας σε ότι αφορά τις κινήσεις των ηλεκτρονίων και των ιόντων

Η κίνηση των ευκίνητων ηλεκτρονίων στα μέταλλα και τους ημιαγωγούς, είναι ίδια με την κίνηση των μορίων στα αέρια. Γι' αυτό το λόγο χρησιμοποιούμε τον όρο "αέριο των ελευθέρων ηλεκτρονίων" ή "νέφος ηλεκτρονίων". Θα συγκρίνουμε την μέση ταχύτητα των ευκίνητων ηλεκτρονίων σε ένα μέταλλο με την μέση ταχύτητα των μορίων του αζώτου σε ένα αέριο. Και τα δύο βρίσκονται σε Τ=300Κ. Η διαφορά τους οφείλεται στις διαφορετικές μάζες τους. Η εξίσωση που δίνει τη λύση είναι η (mυ²)/2=k_BT

Ανοίξτε την ιστοσελίδα

https://concord-consortium.github.io/lab/interactives.html#interactives/samples/3-100-atoms.json

Επιλέξτε την εφαρμογή

Charged and Neutral Atoms

Θα χρησιμοποιήστε αυτή την εφαρμογή για να καταλάβετε γιατί τα ιόντα αυτό- οργανώνονται σε γεωμετρικές θέσεις.

Ξεκινήστε με τις δυνάμεις van der Walls. Οι δυνάμεις van der Wals είναι δυνάμεις μεταξύ μορίων. Δεν απαντιούνται στα μέταλλα ή τους ημιαγωγούς. Αλλάξτε τα κουμπιά van der Walls attraction και Temperature για να καταλάβετε πώς επιδρούν στις δυνάμεις μεταξύ των μορίων και την κατάσταση (στερεό, υγρό, αέριο). Επαναφέρετε τα κουμπιά στις αρχικές τους θέσεις (περίπου).

Οι δυνάμεις Van der Waals είναι ένα είδος ενδομοριακών δυνάμεων. Περιγράφουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μορίων και όχι μεταξύ των ατόμων εντός μορίων. Αυτές οι ενδομοριακές δυνάμεις συμβάλλουν καθοριστικά στις δυνάμεις συνοχής και την κατάσταση (στερεό, υγρό αέριο) των μοριακών ενώσεων.

Οι δυνάμεις Van der Waals εμφανίζονται μεταξύ των μη πολικών μορίων. Τα μη πολικά μόρια, παρουσιάζουν διακυμάνσεις στα ηλεκτρονιακά νέφη τους. Αυτές οι διακυμάνσεις, αν και προσωρινές, οδηγούν στη δημιουργία επαγόμενων διπόλων. Η ταυτόχρονη εμφάνιση επαγόμενων διπόλων σε γειτονικά μόρια δημιουργεί τις προϋποθέσεις για αξιοσημείωτες έλξεις, αποτελώντας τη βάση των δυνάμεων Van der Waals. 

Η ισχύς των δυνάμεων Van der Waals εξαρτάται από την κατανομή των ηλεκτρονίων στο εσωτερικό των μορίων.  Όταν συμβαίνουν προσωρινές διακυμάνσεις στην κατανομή των ηλεκτρονίων, δημιουργούν στιγμιαία δίπολα στα μόρια, δημιουργώντας τις προϋποθέσεις για ελκτικές αλληλεπιδράσεις.

Προχωρήστε τη δουλειά σας απαντώντας τις παρακάτω ερωτήσεις:

45 λεπτά

40 λεπτά