Pulse Tunnel Effect: Fundamentals and Prospects for Application

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In the first part of the article discusses fundamental aspects of the pulsed tunneling effect as a unified mechanism for describing tunneling phenomena in various fields of physics are considered. The main provisions of the pulsed tunneling theory developed by Keldysh are analyzed. The features of the effect’s implementation in optics, nanoelectronics, perovskites and other materials are examined. The role of coherent radiation is shown. The prospects of regulating material properties and observing non-standard phenomena due to PTE are discussed. In the second part of the article discusses examines the subtleties of the pulsed tunneling effect as a fundamental mechanism of interaction of radiation with matter. The advantages of the ITE compared to the standard quantum tunneling effect are analyzed. Particular attention is paid to the role of radiation coherence and unidirectional polarization during pulsed exposure. The features of the manifestation of effects in optics, nanotechnology and biology are considered. The prospects for using ITEs to create new functional materials and effective technologies are shown.

About the authors

Rustam Kh. Rakhimov

Institute of Materials Science of the SPA “Physics-Sun” of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan

Author for correspondence.
Email: rustam-shsul@yandex.com
ORCID iD: 0000-0001-6964-9260

Dr. Sci. (Eng.), Head of the Laboratory No. 1

Uzbekistan, Tashkent

References

  1. Goldansky V.I., Trakhtenberg L.I., Fleerov V.N. Tunneling phenomena in chemical physics. Moscow: Nauka, 1986. 296 p.
  2. Blokhintsev D.I. Fundamentals of quantum Mechanics. 4th ed. Moscow, 1963.
  3. Landau L.D., Lifshits E.M. Quantum mechanics (non-relativistic theory). In: Theoretical physics. Vol. III. 3rd ed., rev. and suppl. Moscow: Nauka, 1974. 752 p.
  4. Mohsen R. Квантовая теория туннелирования = Quantum Theory of Tunneling. 2nd ed. Singapore: World Scientific Publishing Co., 2013. 820 с. ISBN: 9814525006.
  5. Rakhimov R.Kh., Ermakov V.P., Rakhimov M.R. Phonon transformation mechanism in ceramic materials. Computational Nanotechnology. 2017. No. 4. Pp. 21–35. (In Rus.) EDN: YMLCBV
  6. Rakhimov R.Kh., Hasanov R.Z., Yermakov V.P. Comparative frequency characteristics of vibrations generated by the functional ceramics and cavitation generator. Computational Nanotechnology. 2018. No. 4. Pp. 57–70. EDN: YTRCUX
  7. Rakhimov R.Kh., Khasanov R.Z., Ermakov V.P. Frequency characteristics of a resonant oscillator. Computational Nanotechnology. 2017. No. 4. Pp. 6–13. (In Rus.) EDN: YMLCBV
  8. Rakhimov R.Kh. Features of the synthesis of functional ceramics with a set of specified properties by the radiation method. Part 8. Fundamentals of the theory of resonance therapy according to the R. Rakhimov method (INFRA R method). Computational Nanotechnology. 2016. No. 4. Pp. 32–135. (In Rus.) EDN: XDMJQV
  9. Parpiev O.R., Suleymanov S.H., Rakhimov R.H. et al. Synthesis of materials on a large solar furnace. Tashkent, 2023. P. 590.
  10. Rakhimov R.Kh., Saidov M.S., Ermakov V.P. Features of the synthesis of functional ceramics with a set of specified properties by the radiation method. Part 5. The mechanism of pulse generation by functional ceramics. Computational Nanotechnology. 2016. No. 2. Pp. 81–93. (In Rus.) EDN: WCMIAZ
  11. Rakhimov R.Kh. The use of ceramic materials. Vol. 1. Lambert, Dusseldorf, 2023.P. 278.
  12. Rakhimov R.Kh. The use of ceramic materials. Vol. 2. Lambert, Dusseldorf, 2023.P. 202.
  13. Rakhimov R.Kh. The use of ceramic materials. Vol. 3. Lambert, Dusseldorf, 2023.P. 384.
  14. Rakhimov R.Kh. The use of ceramic materials. Vol. 4. Lambert, Dusseldorf, 2023.P. 220.
  15. Rakhimov R.Kh. The possibilities of pulsed energy converters as photocatalysts in hydrogen energy. In: Proceedings of the III International Conference “Trends in the development of condensed matter Physics” (Fergana, October 30–31, 2023). Pp. 297–300.
  16. Rakhimov R.Kh., Ermakov V.P. Prospects of solar energy: the role of modern solar technologies in hydrogen production. Computational Nanotechnology. 2023. Vol. 10. No. 3. Pp. 11–25. (In Rus.) doi: 10.33693/2313-223X-2023-10-3-11-25. EDN: NQBORL.
  17. Hydrogen due to light with FC-based photocatalysts based on the ITE principle. URL: https://www.youtube.com/watch?v=2LCj_zz_Tvg
  18. Rakhimov R.Kh., Rashidov H.K., Ernazarov M. Physical methods of influence in the enrichment of technogenic and ore raw materials. In: International Conference “Fundamental and Applied Problems of Modern Physics” (October 19–21, 2023). Pp. 49–51.
  19. Popov V.S. Tunneling and multiphoton ionization of atoms and ions in a strong laser field (Keldysh theory). Advances in Physical Sciences. 2004. Vol. 174. No. 9. Pp. 921–955. (In Rus.)
  20. Fedorov M.V., Keldysh L.V. “Ionization in the field of a strong electromagnetic wave” and modern physics of the interaction of atoms with a strong laser field. JETF. 2016. Vol. 149. Issue 3. Pp. 522–529. (In Rus.)
  21. Ammosov M.V., Delaunay N.B., Krainov V.P. Interaction of atoms with intense radiation. UFN. 1986. Vol. 148. No. 6. (In Rus.)
  22. Nikishov A.I., Ritus V.I. Kinetics of multiphoton processes in strong radiation. JETF. 1966. Vol. 50. No. 4. (In Rus.)
  23. Ris H. Calculations of multiphoton ionization of atoms in a strong laser field. Phys. Rev. A. 1980. Vol. 22. No. 5.
  24. Korkum P.B. High harmonics using strong laser fields. Phys. Rev. Lett. 1993. Vol. 71. No. 11. (In Rus.)
  25. Meshkov M.D. Models of pulsed tunneling phenomena in the interaction of a strong light field with atoms. JETF. 1999. Vol. 116. No. 4. (In Rus.)
  26. Silaev M., Vvedenskii N. Strong-field approximation beyond the Keldysh theory. Phys. Rev. A. 2014. Vol. 90. No. 6. (In Rus.)
  27. Bevz G.P. Physics of atomic laser interactions. Monograph. 2012.
  28. The quantum tunneling effect. A study guide. V.V. Ivanov, A.M. Prokhorov (eds.). 2016.
  29. Rakhimov R.Kh., Ermakov V.P., Rakhimov M.R. Phonon transformation mechanism in ceramic materials. Comp. Nanotechnol. 2017. No. 4. Pp. 21–35. (In Rus.) EDN: QIHKBR
  30. Rakhimov R.Kh., Ermakov V.P., Rakhimov M.R., Mukhtorov D.N. Possibilities of a polyethylene-ceramic composite in comparison with a polyethylene film in real operating conditions. Computational Nanotechnology. 2022. Vol. 9. No. 2. Pp. 67–72. (In Rus.) doi: 10.33693/2313-223X-2022-9-2-67-72. EDN: UYDJMZ
  31. Rakhimov R.Kh., Peter J., Ermakov V.P., Rakhimov M.R. Prospects for the use of polymer-ceramic composite in the production of microalgae. Computational Nanotechnology. 2019. Vol. 6. No. 4. Pp. 44–48. (In Rus.) doi: 10.33693/2313-223X-2019-6-4-44-48. EDN: SKQYLC

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependence of pulse repetition rate on supplied power

Download (6KB)
Indexing metadata


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».