A5 Efectos Cuánticos No Deseados: Bloqueo de Coulomb

Tópico

Esta nanoestructura, cuando es lo bastante pequeña y está lo bastante débilmente acoplada a los electrodos que la rodean, hace que la energía de carga de un solo electrón adicional, la energía necesaria para añadir ese electrón a esta nanoestructura, deje de ser despreciable frente a la energía térmica disponible y se vuelva, en cambio, significativa: en una estructura macroscópica, esta misma energía de carga de un solo electrón sería insignificante, pero en esta nanoestructura, con su capacitancia eléctrica mucho menor, esa misma carga añade una energía de carga comparativamente mucho mayor. Que esta nanoestructura sea todavía más pequeña, y esté todavía más débilmente acoplada a esos electrodos, hace que esta energía de carga de un solo electrón sea, en consecuencia, todavía más significativa.

Esa misma energía de carga de un solo electrón, ya significativa, introduce una barrera de energía que un electrón adicional debe superar antes de poder entrar a esta nanoestructura, y es esa misma barrera de energía la que produce el bloqueo de Coulomb: mientras el voltaje aplicado sobre esta nanoestructura no alcance a superar esa barrera de energía de carga, ningún electrón adicional logra entrar, y la corriente eléctrica que atraviesa esta nanoestructura queda, en consecuencia, bloqueada. Que esta energía de carga de un solo electrón sea mayor hace que esta barrera de energía también sea mayor, y que se necesite un voltaje aplicado más alto para superar este bloqueo de Coulomb.

Por eso este modelo, con la energía de carga de un solo electrón y el bloqueo de Coulomb con las que se abrió, interrumpe la conductancia cuantizada que, según otro modelo de este conjunto, describe idealmente el transporte cuántico a través de una nanoestructura de este tipo: en lugar de esa conductancia cuantizada ideal, que ese otro modelo predice como una serie de escalones perfectamente definidos a medida que el voltaje aplicado aumenta, este bloqueo de Coulomb introduce, entre esos mismos escalones, una región adicional de corriente eléctrica bloqueada que ese transporte cuántico ideal no contempla. Que esta energía de carga de un solo electrón sea, en esta nanoestructura muy pequeña y débilmente acoplada, tan significativa como para producir este bloqueo de Coulomb hace que esta anomalía se vuelva, precisamente, más relevante cuanto más se reduce el tamaño de esta nanoestructura, es decir, en el mismo régimen en el que ese transporte cuántico ideal debería, en principio, manifestarse con más claridad.

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