Дрякина В.С.
ФЛУКТУАЦИИ В НАНОСИСТЕМАХ: ОТ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ К ПРИКЛАДНЫМ АСПЕКТАМ *
Аннотация:
в статье проведен комплексный анализ флуктуационных процессов в наносистемах, рассматриваемых с позиций статистической физики и квантовой механики. Показано, что при переходе к наномасштабам существенно возрастает роль как тепловых, так и квантовых флуктуаций, что обусловлено уменьшением числа частиц в системе и усилением стохастических эффектов. Теоретически обоснованы основные закономерности поведения флуктуаций в низкоразмерных системах, включая их температурные и размерные зависимости. Особое внимание уделено экспериментальным проявлениям флуктуационных явлений в современных наноматериалах и наноустройствах. Рассмотрены перспективные направления практического использования управляемых флуктуаций, в частности, в явлениях стохастического резонанса. Статья представляет интерес для исследователей в области нанофизики, материаловедения и наноэлектроники, а также для разработчиков новых функциональных наноматериалов и устройств.
Ключевые слова:
флуктуации, наносистемы, статистическая физика, квантовые эффекты, термодинамика, наноэлектроника, стохастические процессы, наноматериалы, закон больших чисел, стохастический резонанс
Флуктуации – фундаментальное физическое явление, представляющее собой случайные отклонения наблюдаемых величин от их средних значений. Эти отклонения присущи всем без исключения термодинамическим системам и обусловлены дискретной природой вещества и квантовыми свойствами материи. Как отмечается в классических работах по статистической физике [2, с. 112], [1, с. 78], флуктуации являются неотъемлемым следствием вероятностного характера микроскопических процессов.В макроскопических системах, содержащих порядка 10²³ частиц, относительная амплитуда флуктуаций крайне мала благодаря действию закона больших чисел. Однако ситуация кардинально меняется при переходе к наномасштабам. В наносистемах, где количество структурных элементов варьируется от нескольких десятков до тысяч, относительные флуктуации параметров могут достигать значительных значений. Исследования показывают [8, с. 120], что амплитуда этих флуктуаций обратно пропорциональна квадратному корню из числа частиц (
Номер журнала Вестник науки №5 (86) том 3
Ссылка для цитирования:
Дрякина В.С. ФЛУКТУАЦИИ В НАНОСИСТЕМАХ: ОТ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ К ПРИКЛАДНЫМ АСПЕКТАМ // Вестник науки №5 (86) том 3. С. 1836 - 1842. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/23216 (дата обращения: 17.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+