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2D Raum

Thema erstellt von Schweiza 
Beiträge: 27, Mitglied seit 18 Jahren
Exestiert das Zweidimensionelle nur als theoritesche Überlegung, oder auch in unserer 3D-Welt (ja ich weiss das es ein widerspruch ist)
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.:Wer später bremst ist länger schnell:.
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Beiträge: 726, Mitglied seit 18 Jahren
Also, rein mathematisch gesehen enthält natürlich unser 3D-Raum (wie jeder andere 3D-Raum auch) 2D-Unterräume (also Flächen). Aber ich nehme an, daß Du eher an "physikalische 2D-Objekte" dachtest (also an Dinge, die sich wirklich nur in 2 Dimensionen bewegen können).

In der klassischen Physik existieren "echte" 2D-Systeme nur als Idealisierung (weil ja eine Befestigung niemals ganz steif sein kann, sind immer kleine Bewegungen in die dritte Dimension möglich). Allerdings kann man mit Hilfe der Quantenmechanik Systeme bauen, die "echt" 2D sind (und macht das auch). Der Trick dabei liegt darin, daß in der QM ein System nicht beliebige Energien annehmen kann. Wenn man nun z.B. ein Elektron in eine hinreichend kleine 2D-Schicht packt, aus der es nicht raus kann (das kann man mit Halbleitern so konstruieren), dann braucht es eine Mindestenergie, um sich überhaupt senkrecht zur Schicht (also in die dritte Dimension) bewegen zu können (und sei es auch nur minimal). Solange man also dafür sorgt, daß die Energie unterhalb dieser Mindestenergie bleibt, kann sich das Elektron nur in 2 Dimensionen bewegen (strenggenommen ist hier natürlich vernachlässigt, daß sich das Material, aus dem diese Schicht aufgebaut ist, auch thermisch bewegt; allerdings kann man das für hinreichend kleine Temperaturen – die man ohnehin benötigt, um die Elektronenenergie klein zu halten – praktisch vernachlässigen).

Allerdings breiten sich in solchen Strukturen z.B. die elektromagnetischen Felder der Elektronen immer noch in alle drei Dimensionen aus, insofern ist auch das keine "perfekte" 2D-Welt. Aber immerhin sind die Elektronen darin "echt zweidimensional".
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Beiträge: 51, Mitglied seit 18 Jahren
Dazu hätte ich eine Frage. Wozu baut man sowas? Wo wird das benötigt? In der Halbleiterindustrie oder wo? Da hakts bei mir noch mit dem Verständnis.

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Nur der Wurm kennt den wahren Kern des Apfels.
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Beiträge: 726, Mitglied seit 18 Jahren
Also, in der Wissenschaft gibt es zunächst einmal ein alles durchsetzendes Motiv: Neugier! Und wenn man Glück hat, springt auch mal ein Nobelpreis heraus ;-) (in diesem Fall mindestens zwei, nämlich 1985 einen für den Quanten-Hall-Effekt an von Klitzing und 1998 einen für den fraktionalen Quanten-Hall-Effekt an Laughlin, Störmer und Tsui)

Ok, das war jetzt zugegebenermaßen ziemlich vereinfacht, und 2D-Elektronengase kann man durchaus auch nutzbringend verwenden, der Quanten-Hall-Effekts liefert z.B. ein hochgenaues Widerstandsnormal (also einen Vergleichswiderstand, mit dessen Hilfe man andere Widerstände genauer vermessen kann). Was vermutlich nicht ganz unmaßgeblich für die Verleihung des Nobelpreises war.
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Beiträge: 3, Mitglied seit 16 Jahren
In "die ersten drei minuten" von steven weinberg habe ich gelesen, dass vor der Raumbildung eine 2dimensionale Phase herschte.
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chemielaborant, hobbyphysiker
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