בור פוטנציאל

בור פוטנציאל הוא אזור סביב מינימום מקומי של אנרגיה פוטנציאלית. באנרגיה זו קיימת בתוך ה"בור" והיא כלואה שם, ולכן היא לא יכולה להתרגם מיד לאנרגיה קינטית בלי להוסיף אנרגיה חיצונית.

אם נותנים מספיק אנרגיה למערכת, היא יכולה לעלות מעל המינימום המקומי ולשחרר את האנרגיה שבבור. בפיזיקה הקוונטית יש דרך נוספת: בגלל הטבע ההסתברותי של חלקיקים קוונטיים, הם יכולים "לחלחל" מבעד למחסומים שאי אפשר לעבור קלאסית. תופעה זו נקראת מנהור קוונטי.

ניתן לדמיין פונקציית פוטנציאל כמשטח, כמו פני כדור הארץ עם הרים ועמקים. בור פוטנציאל זה העמק שנמצא מוקף באדמה גבוהה יותר. את העמק אפשר למלא במים, אבל המים לא יוכלו לזרום החוצה אם כל הצדדים גבוהים יותר.

במקרה של כבידה, אזור סביב מסה הוא בור פוטנציאל כבידתי. ההפך של בור פוטנציאל הוא גבעת פוטנציאל או מחסום פוטנציאל, אזור סביב מקסימום מקומי של אנרגיה.

במוליך למחצה אפשר לכלוא חורים ואלקטרונים במבנים ננו־מטריים. בור קוונטי (קוּל־מידה אחד) הוא מישור שבו רק מימד אחד קטן מאוד. תיל קוונטי (קוּל־שניים) קטן בשתי המימדים וארוך באחד. נקודה קוונטית (קוּל־שלושה) קטנה בכל המימדים והיא בפועל כדור קטן. החלקיקים כלואים כשאחד או יותר מממדי המבנה מתקרבים לסדר גודל של רדיוס אקסיטון של בוהר, כלומר לגודל של אקסיטון, שהוא זוג קשור של אלקטרון וחור (אלקטרון חסר) במרחב הגביש.

בור פוטנציאל הוא עמק באנרגיה. עמק זה הוא מקום שבו האנרגיה נמוכה ביחס לסביבה.

האנרגיה בתוך הבור כלואה שם. כדי לצאת ממנו צריך להוסיף אנרגיה.

בחלקיקים קטנים מאוד, יש תופעה מיוחדת. הם יכולים ל"חלוף" דרך מחסומים בלי לטפס מעליהם. זה נקרא מנהור קוונטי. מנהור פירושו לעבור במקום שאי אפשר לעבור בדרך הרגילה.

דמיינו שטח עם הרים ועמקים. העמק הוא הבור. את העמק אפשר למלא במים, אבל המים לא יוכלו לזרום החוצה אם כל הצדדים גבוהים.

במכשירים מיוחדים אפשר ללכוד אלקטרונים וחורים (חור זה מקום ריק שיכול להתמלא באלקטרון). מבנים אלה הם:
- בור קוונטי: רק גובה קטן, שני ממדים גדולים יותר.
- תיל קוונטי: שתי מידות קטנות, אורך אחד גדול.
- נקודה קוונטית: כל המימדים קטנים. זו נקודה קטנה.

החלקיקים כלואים כשאחד הממדים קרוב לגודל של רדיוס אקסיטון של בוהר. רדיוס אקסיטון זה הגודל של אקסיטון. אקסיטון הוא זוג של אלקטרון וחור שקושרים זה את זה.