Quantum wire
میسوسکوپک طبیعیات میں، کوانٹم تار ایک برقی طور پر چلنے والا تار ہے جس میں کوانٹم اثرات نقل و حمل کی خصوصیات کو متاثر کرتے ہیں۔ عام طور پر اس طرح کے اثرات نینو میٹر کے طول و عرض میں ظاہر ہوتے ہیں، اس لیے انہیں نانووائر بھی کہا جاتا ہے۔ کوانٹم اثرات اگر کسی تار کا قطر کافی چھوٹا ہے، تو الیکٹرانوں کو الٹی سمت میں کوانٹم قید کا تجربہ ہوگا۔ نتیجے کے طور پر، ان کی ٹرانسورس توانائی مجرد اقدار کی ایک سیریز تک محدود ہو جائے گی۔ اس کوانٹائزیشن کا ایک نتیجہ یہ ہے کہ تار کی برقی مزاحمت کا حساب لگانے کا کلاسیکی فارمولا، کوانٹم تاروں کے لیے درست نہیں ہے (جہاں مواد کی مزاحمت ہے، لمبائی ہے، اور تار کا کراس سیکشنل ایریا ہے)۔ اس کے بجائے، تار کی مزاحمت کا حساب لگانے کے لیے محدود الیکٹرانوں کی ٹرانسورس توانائیوں کا درست حساب لگانا پڑتا ہے۔ الیکٹران توانائی کی مقدار کے بعد، برقی چالکتا (مزاحمت کا الٹا) کے ضرب میں مقدار میں پایا جاتا ہے، جہاں الیکٹران چارج ہے اور پلانک مستقل ہے۔ دو کا عنصر اسپن انحطاط سے پیدا ہوتا ہے۔ ایک واحد بیلسٹک کوانٹم چینل (یعنی اندرونی بکھرے بغیر) کی چالکتا اس مقدار کے برابر ہوتی ہے۔ اندرونی بکھرنے کی موجودگی میں چالکتا اس قدر سے کم ہے۔ کوانٹائزیشن کی اہمیت کسی دیئے گئے مواد کے لیے نانووائر کے قطر کے الٹا متناسب ہوتی ہے۔ مواد سے لے کر مواد تک، یہ الیکٹرانک خصوصیات پر منحصر ہے، خاص طور پر الیکٹرانوں کی موثر کمیت پر۔ جسمانی طور پر، اس کا مطلب یہ ہے کہ یہ اس بات پر منحصر ہوگا کہ کنڈکشن الیکٹران کسی دیئے گئے مادے کے اندر ایٹموں کے ساتھ کس طرح تعامل کرتے ہیں۔ عملی طور پر، سیمی کنڈکٹر بڑے تار کے ٹرانسورس طول و عرض (~ 100 این ایم) کے لیے واضح چالکتا کی مقدار ظاہر کر سکتے ہیں کیونکہ قید کی وجہ سے الیکٹرانک طریقوں کو مقامی طور پر بڑھایا جاتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، ان کی فرمی طول موج بڑی ہوتی ہے اور اس طرح ان میں توانائی کی علیحدگی کم ہوتی ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ انہیں صرف کریوجینک درجہ حرارت (مطلق صفر کے چند ڈگریوں کے اندر) پر حل کیا جا سکتا ہے جہاں تھرمل توانائی انٹر موڈ توانائی کی علیحدگی سے کم ہو۔ دھاتوں کے لیے، سب سے کم توانائی کی حالتوں سے مطابقت رکھنے والی مقدار کا مشاہدہ صرف جوہری تاروں کے لیے کیا جاتا ہے۔ ان کی متعلقہ طول موج اس طرح انتہائی چھوٹی ہونے کی وجہ سے ان میں بہت بڑی توانائی کی علیحدگی ہوتی ہے جو کمرے کے درجہ حرارت پر بھی مزاحمت کی مقدار کو قابل مشاہدہ بناتی ہے۔ کاربن نینو ٹیوب کاربن نینو ٹیوب کوانٹم تار کی ایک مثال ہے۔ ایک دھاتی واحد دیوار والا کاربن نانوٹیوب جو اتنا چھوٹا ہوتا ہے کہ کوئی اندرونی بکھرے ہوئے (بیلسٹک ٹرانسپورٹ) کی نمائش نہیں کرتا ہے اس میں ایک چالکتا ہوتی ہے جو چالکتا کوانٹم سے دو گنا زیادہ ہوتی ہے۔ دو کا عنصر اس لیے پیدا ہوتا ہے کیونکہ کاربن نینو ٹیوبز کے دو مقامی چینل ہوتے ہیں۔ نینو ٹیوب کی ساخت اس کی برقی خصوصیات کو بہت زیادہ متاثر کرتی ہے۔ کسی دیئے گئے (n، m) نینو ٹیوب کے لیے، اگر n = m ہے، تو نینو ٹیوب دھاتی ہے۔ اگر n − m 3 کا ضرب ہے، تو نینو ٹیوب بہت چھوٹے بینڈ گیپ کے ساتھ سیمی کنڈکٹنگ ہے، بصورت دیگر نینو ٹیوب ایک اعتدال پسند سیمی کنڈکٹر ہے۔ اس طرح تمام آرم چیئر (n = m) نینو ٹیوبیں دھاتی ہیں، اور نینو ٹیوبیں (6,4)، (9,1)، وغیرہ۔ سیمی کنڈکٹنگ ہیں۔ کنڈکٹنس کوانٹم پوائنٹ کانٹیکٹ کوانٹم ویل کوانٹم ڈاٹ حوالہ جات نانووائر کوانٹم الیکٹرانکس سیمی کنڈکٹر ڈھانچے میسوسکوپک فزکس بھی دیکھیں۔