Pertürbasyon Teorisi
Şimdiye kadar tüm etkileşimlerin kendi enerjileri için kullandığımız birinci dereceden pertürbasyon teorisinde, sürecin veya pertürbasyonun, sistemin geri kalanının dengede kalması için yeterince küçük olduğu varsayılır.
Öz-enerji terimlerinin bir dizi farklı kaynağının varlığı için bu, her terimi kendi başına ele alabileceğimiz ve yayılan elektronlar sistemi üzerindeki toplam etkiyi, bireysel olarak bir öz-enerji tarafından tanımlanan kısmi etkilerin bir toplamı olarak düşünebileceğimiz anlamına gelir. enerji terimi. Birinci dereceden pertürbasyon sonucu öz-enerji terimlerini yok ettiği için elektron-elektron etkileşimlerinin dikkate alınmadan kalabileceğini gördük. İletken arayüzde iki kurşun A, B ve elastik olmayan etkiler içeren bir sistemi düşünürsek, toplam öz enerji tüm katkıların toplamı olacaktır.
Bir iletken ve iki uçtan oluşan bir sistemi göz önünde bulundurarak, iletken içindeki elektron-fonon etkileşimlerini hesaba katarak ve A, B uçlarının termal dengede olduğunu varsayarak öz enerjiler için (matris notasyonunda) elde ederiz.
Şu anda ele alınan Green'in denge dışı fonksiyonları dışında, açık sistemlerde elektron taşınmasının ana sorunu, sonsuz yolların öz enerjilerini bulmaktır. Literatür taraması ve örneğin iki uçtaki Hartree potansiyellerinin değişmesi nedeniyle kendi kendine tutarlılık prosedürünü göz önünde bulundurarak, bu gerçekten de biçimciliğin geniş bir şekilde uygulanmasının önündeki ana engeldir.
Bir süper hücre yaklaşımında, sorunun çözülmesi aslında daha kolay olabilir. Hartree potansiyelinde bağlı uçların uzunluğu boyunca doğrusal bir artış göz önüne alındığında, sistemin tepkisi, iletken ile arayüzlerde iki yüzey dipolü geliştirmek olacaktır. Birleştirilmiş uçların kütle bölgesinde, elektron dağılımının herhangi bir önyargı voltajı uygulanmadan denge dağılımına yakın olması beklenebilir. Bu durumda denklemler azalacaktır.
Burada ΓL(R)(E), iletkenin solundaki (sağındaki) kontağı belirtir. Eğer A kontakları uçların çok içinde hesaplanırsa, böylece yüzey dipolleri iletken arayüzünün bir parçası olur, o zaman bunların yalnızca uçların denge durumu (kimyasal potansiyel μ0 ile) için hesaplanması gerekir.
Bununla birlikte, şimdiye kadar, açık sistemlerin taşıma simülasyonları yalnızca yerel bir temel set içinde gerçekleştirildi ve işlemi en hassas elektronik yapı yöntemlerimize, yani düzlem dalga ve tam potansiyel yoğunluk fonksiyonel hesaplamalarına dahil etmenin hiçbir yolu bulunamadı.
Pertürbasyon nedir ftr
Pertürbasyon Nedir
Pertürbasyon egzersizleri
Pertürbasyon eğitimi
Perturbation
Dengesiz Fonksiyonlar
Sistemin dengesiz Green fonksiyonu, yukarıda tanımlandığı gibi ileri ve geri kalmış fonksiyonlarına ve elastik olmayan etkiler de dahil olmak üzere kendi enerjilerine bağlıdır. Geliştirilen biçimcilik içinde bunlar aşağıdaki matrislerle verilmektedir.
Yük yoğunluğunu ve toplam yükü, denge halindeki bir sistemin geciktirilmiş ve gelişmiş fonksiyonuyla ilişkilendirmek mümkün olsa da, bu yalnızca her iki kurşunun Fermi seviyesinden daha küçük bir enerji seviyesi için dengenin olmadığı durumda geçerlidir.
Bir sistemin toplam yükünü hesaplamak için, bölümün sistemin yük yoğunluğuna enerji entegrasyonu iki bölüme ayrılmalıdır: ilk bölüm geciktirilmiş fonksiyon GR(E)'ye dayanır, n1 değerini verecektir.
Burada E1, (μA −eV, μB +eV )'nin minimum değeridir. Ara aralıkta, sistem içindeki yük, dengesizlik fonksiyonundan belirlenmelidir. GR gerçek eksenin altında analitik olmadığı ve GA yukarıda analitik olmadığı için, G< için enerji üzerinden entegrasyon gerçek eksen boyunca gerçekleştirilmelidir.
E2'nin (μA − eV, μB + eV ) maksimum değeri olduğu yerde. Sistemdeki toplam yük artık sabitlenebilir, böylece n1 + n2 = N0 olur. Burada, dengede olmayan Green fonksiyonunun, iki ucun etkin potansiyelleri arasındaki enerji aralığındaki yük yoğunluğuyla ilgili olduğunu not ediyoruz.
Bu aynı zamanda elektron taşınmasının meydana geldiği aralık olduğundan, G<(E)'yi varsayımsal bir çok cisim dalga fonksiyonunun karesiyle ilişkilendirebilir ve taşıma özelliklerini dengesiz Green fonksiyonuna bağlamak için ilişkiyi kullanabiliriz.
Dengesiz koşullar altında akımın kesin türevleri, bu bölümün sonunda alıntılanan literatürde verilmektedir. Bununla birlikte, genellikle ikinci nicelemenin sembolleri ve kavramlarında kullanılırlar, bu da onları uzman olmayanlar için anlamalarını oldukça zorlaştırır; temel ilişkiler ayrıca bir sonraki alt bölümde açıklanan sezgisel yöntemle elde edilebilir.
Dengesiz Sistemlerde Elektron Taşınımı
Dengesiz Green fonksiyonunun köşegen elemanlarının yük yoğunluğuna eşit olduğunu gördük. Bu nedenle fonksiyonu, r ve r olmak üzere iki farklı konumdaki varsayımsal bir çok cisim dalga fonksiyonunun genliklerinin ürünü olarak yorumluyoruz.
Burada ikinci terimi, matrisler için kullanılan ve birazdan tanıtılacak olan çarpma sırasına uyacak şekilde yeniden sıraladık. Kaynağın, terimin köşeli parantez içindeki köşegen ifadesi olduğu göz önüne alındığında, yük yoğunluğu için öncekiyle aynı yöntemi kullanırız ve genel bir kaynak fonksiyonu S tanımlarız.
Uzayda bir entegrasyona eşit olan bu matrisin izi, iletken yüzeyinden geçen akımı verir. Yalnızca matris ifadesinin iziyle ilgilendiğimizi düşünürsek, ifade basitleştirilebilir. Çarpma sırasının değiştirilmesi, iz sabitini bırakır.
Dengesiz koşullar altında bir iletkenin yüzeyinden geçen akım akışını tanımlayan bu denklem, Keldysh biçimciliği içindeki taşıma teorisinin merkezi sonucudur.
Ancak, toplam akımı verir ve bu nedenle uçlar aracılığıyla iletken arayüzüne giren ve çıkan akımla sınırlı değildir. Uçlardan geçen bileşenleri izole etmek için öz enerjilerin toplam kurallarını hatırlarız ve yalnızca tek bir bileşen alırız, örneğin bir kurşun A'nın bileşeni yer alır.
Dengesiz koşullar altında arayüzden geçen akımın hesaplanması için gerekli bilgi bu nedenle uçların öz enerjisi ve dengesizlik fonksiyonudur. Genel olarak, gerçek hesaplamalardaki ana sorun, iletken arayüzü içinde hesaplanması gereken öz-enerji terimleriyle ortaya çıkar.
Sonuç, elastik tünel açma ve Landauer-Buttiker yaklaşımı için elde ettiğimizden oldukça farklı görünse de, denge dışı sonuç aslında elastik formülasyona indirgenebilir.
Bu, aynı zamanda, elastik ilişkide biraz gelişigüzel bir şekilde tanıtılan, ancak termal dengedeki kurşunların koşulu altında ortaya çıktığı gösterilebilen Fermi dağılım fonksiyonlarıyla da ilgilenecektir. Eşdeğerliği göstermek için önce G) fonksiyonlarını olağan formda genişletiriz ve yukarıdaki ifadeyi elde ederiz.
Çözüm Alanı
Yapay zeka ve robotik tarafından desteklenen yeni malzemeler ve üretim yöntemleri, IoT (Nesnelerin İnterneti) ile birlikte yerleşik akıllılar (Kendi Kendini Onaran/İyileştirici Beton) tarafından güçlü bir şekilde desteklenecek olan I4.0’ın temel bileşenleridir. Bu tasvirde, robotik ve yeni üretim teknolojileri tarafından desteklenecek temel değişim üçlüsünü kristalleştiren biyoteknoloji, nanoteknoloji ve yapay zekanın zirvesidir.
I4.0 devriminin başlangıcında bile, yapı, ulaşım, tıp, elektronik ve tüketici ürünleri endüstrilerini etkileyen metaller, plastikler, beton ve kaplamalarda dikkate değer bir ilerlemeye tanık oluyoruz. Ama hepsi bu değil; tarım, gıda üretimi ve giyim de büyük fayda sağlıyor. Her yerde performansın arttığını ve yeni özelliklerin tanıtıldığını görüyoruz.
Örneğin:
Kendi Kendini Onaran Beton: Biyolojik enzimlerin yeni bir karışıma eklenmesi veya binaların, köprülerin ve yapıların çatlaklarına enjekte edilerek ömürlerini uzatmak ve böylece parçalanma ve değiştirmenin büyük enerji ve malzeme maliyetlerinden tasarruf edilmesiyle oluşturulur (Kendini Onaran/İyileştirici Beton).
Nono Steels: Yeni kombinasyonlarda çelik alaşım elementleri ve/veya geleneksel çelikten 100-1000 kat daha küçük kimyasal olarak oluşturulan nano-inklüzyonlar veya nanoyapıların tanıtılmasıyla gerçekleştirilir. Otomobiller için çelik sacda kullanıldığında, ağırlıkta > %30’luk bir azalma (Nano Çelikler) vardır.
Nono Kumaşlar: Daha güçlü, daha uzun süre giyen, daha fazla elastikiyet, kendi kendini temizleyen, hidrofobik malzemeler elde etmek için nanoparçacıkların, yapıların ve/veya liflerin eklenmesiyle modifiye edilmiş tekstiller. Bu teknikler ve malzemeler ayrıca doku ve kemik mühendisliğinin yanı sıra bazı plastiklere (Nano Kumaşlar) kadar uzanır.
Kaplamalar: Yüksek esneklik, uzun ömür, düşük sürtünme ve hidrofobik özelliklerin görünümü, potansiyel olarak kendi kendini onarma ve temizleme özellikleriyle (Hidrofobik Kaplamalar) nakliye, araç, inşaat, yumuşak döşeme ve giyim sektörlerini dönüştürmek için ayarlanmıştır.
Üretim Alanı
Şimdiye kadar tarihimize, ihtiyacımız olan araçları ve ürünleri yaratmak için dökme malzemelerin yukarıdan aşağıya manipülasyonu hakim oldu. Çekiç, keski, eğe, dövme, matkap, torna, freze ve şekillendirici, dövme, döküm ve ekstrüzyon ile birlikte endüstrinin ana aletleri olmuştur. Bununla birlikte, 3D ve 4D baskı gibi ilave süreçlerin nispeten yakın zamanda ortaya çıkması, ‘tam zamanında’ üretimden yerel yazıcıları besleyen ışınlanmış tasarım/talimat setlerine kadar büyük değişikliklere neden oluyor.
Buradaki üç ana örnek şunlardır:
1. Havacılık ve uzay endüstrisi, uçak yapımında kompozit ve plastik parçaların %50’sini aşmıştır. Herhangi bir metalden daha fazla güç ve esneklik elde etmek için karbon fiberleri bitişik yüksek hassasiyetli katmanlara yerleştirmek için devasa robotlar kullanılır. Özellikle, Ar-Ge ve tasarım atölyeleri genellikle kıtalar tarafından uzaktadır (Aerospace Composites).
2. ABD ordusu, uçaklar, araçlar ve silah sistemleri için yedek parça üretimi için cephe hattına 3D yazıcılar yerleştirdi. Bu genellikle karmaşık sorunlar, güncellemeler ve yükseltmeler ( 3D Yazıcılar) için tasarımcılara ve üreticilere gönderilen uzaktan artırılmış gerçeklik ile artırılır.
Endüstri
Endüstri Mühendisliği
Endüstri Mühendisliği çalışma Alanları
Endüstri Mühendisliği çalışma departmanları
Endüstri örnekleri
Endüstri Mühendisliği çalışma Alanları ve Maaşları
Endüstri Mühendisliği ne is Yapar
Endüstri Nedir
3. Otomobil üreticileri de, eklemeli işlemlerle üretilen bileşenleri giderek daha fazla kullanıyor. Manifoldlardan iç kaplamaya kadar her şey ‘hareket halinde’ tedarik edilirken, lastik üreticileri dolu lastikler, esnek jant telleri, entegre motorlar ve hatta süspansiyon elemanları (Auto-Industry 3D Printing) içeren baskılı jantları araştırıyor.
Geleceğe bakıldığında, komut üzerine şekil veya form verebilen programlanabilir malzemelere bir miktar enerji ve odak ayrılmaktadır. Bu, Doğa Ana ile proteinlere bazı hayvanlarda belirli bir organ haline gelmelerini söyleyen genom arasında paralellik gösterir. Böyle bir hırs hayal ürünü, hatta bilim kurgu gibi görünebilir, ancak önemli ilerlemeler kaydediliyor. Asıl soru, bu I4.0 için zamanında hazır olacak mı yoksa gelecekteki I5.0’ın arkasındaki itici güç mü olacak?
I4.0’da biyolojiyi ve metallerin, plastiklerin ve seramiklerin bileşiklerini ayrı ve farklı varlıklar olarak düşünüyoruz, ancak gelecekte büyük olasılıkla biyolojik öğelerin bu bileşik kıvrıma dahil edildiğini göreceğiz. Ancak büyük olasılıkla I5.0/6.0 zaman diliminde gerçekleşecek ve hatta bir sonraki büyük endüstriyel dönüşümün tetikleyicisi bile olabilir.
IoT Alanı
Literatürde, I4.0’ın ve herhangi bir sürdürülebilir geleceğin, temel 3R hedeflerimize ulaşmak için eksiksiz üretim kaydı, dağıtımı ve kullanımı ile birlikte yaptığımız her öğeyi izleme yeteneğine kritik olarak bağlı olduğu gerçeğine dair çok az bilgi vardır. Ancak bu, IoT’nin sağladığı doğal rol ve sorumluluktur. Bu nedenle, kazara veya tasarımla, I4.0’ın yeşil bir geleceğe geçişte temel oyun değiştirici olması için gerekli olan her unsur zaten yerinde ve gelişiminde çok ileride.
Daha eksiksiz bir bakış açısı görmek için, malzemelerin ve bileşenlerin nereden ve ne zaman geldiğini ve kimin ne yaptığını bilmenin çok değerli olduğunun kısa sürede ortaya çıktığı yirminci yüzyılın üretim hatlarının aşamalı gelişimine bakmamız yeterli. montaj süreci boyunca ilerledikçe onları.
Geleneksel olarak bunlar, “gezginler” olarak adlandırılan ve sonunda baştan sona koşan kağıt kayıtlardı: hammaddeden bileşene, bileşenden öğeye ve öğeden nihai ürüne. Zamanla bu, genellikle sevkiyat sonrası (Akıllı üretim Hatları) sona eren entegre bir kalite güvence zincirinin bir parçası olarak her aşamadaki tüm testleri ve ölçümleri içeriyordu.
Bu yüzyıla hızlı ilerleyen bu kağıt gezginler, ürün ömrü boyunca herhangi bir zamanda kolayca erişilebilen bir çipe gömülü birkaç kod satırı haline geldi. Ve son zamanlarda bu, nakliye noktasının ötesine geçerek satış noktası, teslimat, servis ve onarım ve daha tartışmalı olarak kullanıcı davranışını içerecek şekilde genişletildi.
Örneğin, son teknoloji ev aletleri, ne zaman ve ne kadar kahve verdiklerini, ne sıklıkta ve ne kadar yıkama ve kurutmanın tamamlandığını vb. ayrıntıları kaydeder. Müşteri davranışının ayrıntılarını toplamak tartışmalıdır, ancak BT endüstrisinin on yıllardır yaptığı bir şeydir.