Характеристические длины в мезоскопических системах

Мезоскопической физикой называют физику явлений в структу­рах, размеры которых являются промежуточными между макро­скопическими и микроскопическими объектами (к последним можно отнести объекты, размеры которых сопоставимы с атом­ными). Иногда такие структуры называют просто мезоскопическими системами или наноструктурами, поскольку обычно они имеют размеры в диапазоне от нескольких до примерно 100 нм. В таких мезоскопических системах отчетливо проявляются волновые свойства электронов, вследствие чего поведение пос­ледних начинает очень сильно зависеть от конкретной геомет­рии исследуемых образцов. В этих условиях состояние электро­нов определяется волновыми свойствами и скорее напоминает поведение электромагнитного излучения в волноводах.

При описании поведения электронов в таких твердотельных структурах очень удобно ввести (и определить) с самого начала набор нескольких характеристических размеров или длин, так как именно в тех ситуациях, когда размеры твердого тела, в ко­тором находится электрон, сопоставимы или меньше характе­ристических длин материала, начинают проявляться некото­рые новые, специфические свойства, отличные от привычных характеристик макроскопических образцов. Физическая сущ­ность новых явлений и свойств материала определяется законами квантовой механики, но с другой стороны, очевидно, что с возрастанием размеров мезоскопическая структура по всем своим свойствам должна непрерывно переходить в привычное, макроскопическое состояние вещества при размерах, в несколь­ко раз превышающих характеристические длины.

Рассмотрим некоторые наиболее часто встреча­ющиеся и используемые характеристические длины мезоскопи­ческих систем.