mesoscopisch

Mesoscopisch verwijst naar een regime in de fysica dat ligt tussen microscopisch en macroscopisch. Systemen in deze regime zijn zodanig klein dat quantummechanische verschijnselen een directe rol spelen in hun gedrag, maar nog steeds groot genoeg om met gangbare experimentele methoden te worden onderzocht. De relevante lengteschalen variëren van ongeveer 1 nanometer tot enkele honderden nanometer, afhankelijk van materiaal en context. Een kenmerk is dat de fasecoherentie van deeltjes over deze afstanden kan bestaan, waardoor quantum interferentie en andere niet-klassieke effecten zichtbaar worden.

Kenmerkende verschijnselen in het mesoscopische domein zijn onder meer coherent elektronentransport, interferentie en verschijnselen als universal conductance fluctuations en weak localization. In systemen zoals quantumdots kan het Coulombblokeren voorkomen, en energie-niveaus kunnen discreet worden in kleine, gebonden structuren. Voor de beschrijving van transport wordt vaak het Landauer-Buttiker-formalisme gebruikt, terwijl ook semiclassieke benaderingen en random matrix theorie een rol spelen.

Typische systemen die tot de mesoscopische schaal behoren zijn onder andere quantumdots, nanowires, koolstofnanobuisjes en grafene of andere tweedimensionale materialen. Moleculaire apparaten en bepaalde nano-elektronische constructies vallen eveneens onder deze regime. De mesoscopische fysica vormt een brug tussen klassieke en quantummechanische beschouwingen en is relevant voor nanotechnologie, sensortechnologie en de ontwikkeling van toekomstige quantumtechnologische toepassingen. De gevoeligheid van mesoscopische eigenschappen maakt reproduceerbare metingen afhankelijk van details zoals materiaalkwaliteit, structuur en omgevingsomstandigheden.