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  量子势能

量子势能是在1952年由戴维波姆(David Bohm)首次提出,是德布罗意量子力学(物质波理论)的中心概念型式。1975年,Bohm和Basil Hiley诠释其为作用在粒子上的信息势能。量子势能又可称为Bohm势能或量子Bohm势能。

简介

在分子体系内部,化学键都有“自然”的键长值和键角值。分子要调整它的几何形状(构象),以使其键长值和键角值尽可能接近自然值,同时也使非键作用(van der Waals力)处于最小的状态,给出原子核位置的最佳排布。因此需要一个物理量来衡量体系内的原子分布是不是符合“自然状态”,这个物理量就是所谓的势能(Potential Energy [4] ),因在哈密顿(Hamiltonian)表述中,势能习惯写为V,与电势V相同,因此也可由potential代指。势能越高体系往往越不稳定,因为携带了更多可以转化的潜力。量子力学里的能量守恒是平均值守恒,能量平均值=动能平均值+势能平均值势能是分子体系中各种能量的总和,虽然相比于弹性势能和重力势能,分子体系的势能的组分更复杂,可以分成两大类:共价键势能和非共价相互作用能。

评价

量子势能的方法可被用在量子效应的建模(modeling)上,不需明确地解出薛定谔方程。量子势能也可与蒙特卡洛(Monte Carlo method)模拟结合,模拟可用于(深)次微米元件的载子传输问题,如载子流体力学方程(Hydrodynamic, HD,此处指元件载子传输现象的动力方程,与流体无关,仅因描述公式的型式与传统流体力学相似而得名)和扩散方程。此计算方法先决定各个流体元素(fluid element)的密度,接着流体元素的加速经由计算V和Q的梯度得出,最后速度场的散度决定密度的变化。在商用的元件模拟软件,如SILVACO TCAD,已可加入量子势能来模拟元件行为。[1]

参考文献