Ионная кулоновская блокада

---

Ионная кулоновская блокада (ИКБ) ^{[1] [2]} — электростатическое явление , возникающее при транспорте ионов через мезоскопические электродиффузионные системы (искусственные нанопоры ^{[1] [3]} и биологические ионные каналы ^[2] ) и проявляющееся в виде колебательных зависимостей проводимости от фиксированного заряда в поре ^[2] (или от внешнего напряжения , или от объемной концентрации ^[1] ).${\displaystyle Q_{\rm {f}}}$${\displaystyle V}$${\displaystyle c_{\rm {b}}}$

ICB представляет собой ионный аналог более известной электронной кулоновской блокады (ECB) , которая наблюдается в квантовых точках . ^{[4] [5]} И ICB, и ECB возникают в результате квантования электрического заряда и принципа исключения электростатического заряда, и они имеют ряд общих эффектов и лежащих в их основе физических механизмов. ICB обеспечивает некоторые специфические эффекты, связанные с существованием ионов разного заряда (разных как по знаку, так и по значению), где целое число — валентность иона, а — элементарный заряд , в отличие от одновалентных электронов ECB ( ).${\displaystyle q=ze}$${\displaystyle z}$${\displaystyle е}$${\displaystyle z=-1}$

Эффекты ICB проявляются в крошечных порах, собственная емкость которых настолько мала, что энергия заряда одного иона становится большой по сравнению с тепловой энергией, приходящейся на частицу ( ). В таких случаях происходит сильное квантование энергетического спектра внутри поры, и система может либо «блокироваться» от транспорта ионов, либо, в противоположном крайнем случае, проявлять резонансную безбарьерную проводимость [6] [2 ^{] . ]} в зависимости от смещения свободной энергии, исходящего от , , или .${\displaystyle C_{\rm {s}}}$${\displaystyle \Delta E=z^{2}e^{2}/(2C_{s})}$${\displaystyle \Delta E\gg k_ {\rm {B}}T}$${\displaystyle Q_{\rm {f}}}$${\displaystyle V}$${\displaystyle \log {c_ {\rm {b}}}}$

---