論文の概要: Particle localization on helical nanoribbons: Quantum analog of the Coriolis effect

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.23745v1
• Date: Thu, 31 Jul 2025 17:31:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-01 17:19:10.135533
• Title: Particle localization on helical nanoribbons: Quantum analog of the Coriolis effect
• Title（参考訳）: ヘリカルナノリボンの粒子局在:コリオリス効果の量子アナログ
• Authors: Radha Balakrishnan, Rossen Dandoloff, Victor Atanasov, Avadh Saxena,
• Abstract要約: 通常のヘリカルナノリボンと双正常ヘリカルナノリボンの表面に閉じ込められた粒子に対するシュル・オーディンガー方程式を導出した。 粒子運動量がある幾何条件を満たすとき、粒子は通常のリボンの内側端付近、双正規リボンの中央ヘリックスに局在する。 この現象はコリオリス効果の量子アナログとして解釈でき、回転するフレーム内を移動する古典粒子の逆偏向を引き起こす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We derive the Schr\"odinger equation for a particle confined to the surface of a normal and a binormal helical nanoribbon, obtain the quantum potentials induced by their respective curved surface geometries, and study the localized states of the particle for each ribbon. When the particle momentum satisfies a certain geometric condition, the particle localizes near the inner edge for a normal ribbon, and on the central helix for a binormal ribbon. This result suggests the presence of a pseudo-force that pushes the particle transversely along the width of the ribbon. We show that this phenomenon can be interpreted as a quantum analog of the Coriolis effect, which causes a transverse deflection of a classical particle moving in a rotating frame. We invoke Ehrenfest's theorem applicable to localized states and identify the quantized angular velocities of the rotating frames for the two ribbons. If the particle is an electron, its localization at a specific width gives rise to a Hall-like voltage difference across the ribbon's width. However, unlike in the Hall effect, its origin is not an applied magnetic field, but the ribbon's curved surface geometry. When a normal helical ribbon is mechanically flipped to a binormal configuration in a periodic fashion, it results in a periodic electron transport from the inner edge to the center, giving rise to a quantum AC voltage. This can be used for designing nanoscale electromechanical devices. Quantum transport on a helical nanoribbon can be controlled by tuning the bends and twists of its surface, suggesting diverse applications in biopolymers and nanotechnology.
• Abstract（参考訳）: 正規および双正規ヘリカルナノリボンの表面に閉じ込められた粒子に対するシュリンガー方程式を導出し、それぞれの曲面幾何学によって誘導される量子ポテンシャルを求め、各リボンに対する粒子の局在状態を研究する。 粒子運動量がある幾何条件を満たすとき、粒子は通常のリボンの内側端付近、双正規リボンの中央ヘリックスに局在する。 この結果は、粒子をリボンの幅に沿って横に押す擬似力の存在を示唆している。 この現象はコリオリス効果の量子アナログとして解釈でき、回転するフレーム内を移動する古典粒子の逆偏向を引き起こす。 局所化状態に適用可能なエレンフェストの定理を導出し、2つのリボンの回転フレームの量子化された角速度を同定する。 粒子が電子の場合、その特定の幅での局在はリボンの幅にホールのような電圧差をもたらす。 しかしホール効果とは異なり、その起源は応用磁場ではなく、リボンの曲面幾何学である。 通常のヘリカルリボンを周期的にバイノーマルな状態に戻すと、内部の端から中心まで周期的な電子輸送が起こり、量子交流電圧が生じる。 これはナノスケールの電気機械デバイスの設計に使用できる。 ヘリカルナノリボン上の量子輸送は、表面の曲がりやねじれを調整することによって制御でき、生体高分子やナノテクノロジーの多様な応用を示唆している。

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