Energía de Fermi

Energía de Fermi

La Energía de Fermi es la energía del nivel más alto ocupado por un sistema cuántico a temperatura cero (0 K). Se denota por EF y recibe su nombre del físico italo-estadounidense Enrico Fermi.

La energía de Fermi es importante a la hora de entender el comportamiento de partículas fermiónicas, como por ejemplo los electrones. Los fermiones son partículas de spin semientero que verifican el Principio de exclusión de Pauli que dicta que dos fermiones no pueden ocupar simultáneamente el mismo estado cuántico. De esta manera, cuando un sistema posee varios electrones, estos ocuparán niveles de energía mayores a medida que los niveles inferiores se van llenando.

La energía de Fermi es un concepto que tiene muchas aplicaciones en la teoría del orbital, en el comportamiento de los semiconductores y en la física del estado sólido en general.

En física del estado sólido la superficie de Fermi es la superficie en el espacio de momentos en la que la energía de excitación total iguala a la energía de Fermi. Esta superficie puede tener una topología no trivial. Brevemente se puede decir que la superficie de Fermi divide los estados electrónicos ocupados de los que permanecen libres.

Enrico Fermi y Paul Dirac, derivaron las estadísticas de Fermi-Dirac. Estas estadísticas permiten predecir el comportamiento de sistemas formados por un gran número de electrones, especialmente en cuerpos sólidos.

La energía de Fermi de un gas de Fermi (o gas de electrones libres) no relativista tridimensional se puede relacionar con el potencial químico a través de la ecuación:

\mu = \epsilon _F \left[ 1- \frac{\pi ^2}{12} \left(\frac{kT}{\epsilon _F}\right)^2  + \frac{\pi^4}{80} \left(\frac{kT}{\epsilon _F}\right)^4 + ... \right]

donde εF es la energía de Fermi, k es la constante de Boltzmann y T es la temperatura. Por lo tanto, el potencial químico es aproximadamente igual a la energía de Fermi a temperaturas muy inferiores a una energía característica denominada Temperatura de Fermi, εF/k. Esta temperatura característica es del orden de 105K para un metal a una temperatura ambiente de (300 K), por lo que la energía de Fermi y el potencial químico son esencialmente equivalentes. Este es un detalle significativo dado que el potencial químico, y no la energía de Fermi, es quien aparece en las estadísticas de Fermi-Dirac.


Wikimedia foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужен реферат?

Mira otros diccionarios:

  • Energía de Fermi — La Energía de Fermi es la energía del nivel más alto ocupado por un sistema cuántico a temperatura cero. Se denota por EF y recibe su nombre del físico italo americano Enrico Fermi. La energía de Fermi es importante a la hora de entender el… …   Enciclopedia Universal

  • Energía nuclear — Saltar a navegación, búsqueda …   Wikipedia Español

  • Fermi, nivel de — ► Cantidad establecida por E. Fermi que da una medida de la energía de los electrones más ligados en un sólido. Cuanto menor es la energía del nivel de Fermi, más ligados están los electrones. El nivel de Fermi es el nivel energético que tiene… …   Enciclopedia Universal

  • Fermi-Dirac, estadística de — En mecánica cuántica, una de las dos maneras posibles (la otra es la estadística de Bose Einstein) en la cual un sistema de partículas indistinguibles puede ser distribuido en un conjunto de estados de energía. Cada estado discreto disponible… …   Enciclopedia Universal

  • Gas de Fermi — Un gas de Fermi es un modelo físico, un sistema ideal de fermiones libres, es decir, que no interactúan entre sí, a diferencia de un líquido de Fermi, en el que sí existen interacciones.[1] Puesto que protones, neutrones y electrones están… …   Wikipedia Español

  • Estadística de Fermi-Dirac — Saltar a navegación, búsqueda La estadística de Fermi Dirac es la forma de contar estados de ocupación de forma estadística en un sistema de fermiones. Forma parte de la Mecánica Estadística. Y tiene aplicaciones sobre todo en la Física del… …   Wikipedia Español

  • Líquido de Fermi — Un líquido de Fermi[1] es un término genérico para un líquido mecánocuántico de fermiones que surge bajo ciertas condiciones físicas cuando la temperatura es suficientemente baja. La interacción entre las partículas de un sistema de muchos… …   Wikipedia Español

  • Paradoja de Fermi — Saltar a navegación, búsqueda Diseño conceptual de los Buscadores de Planetas similares a la Tierra de la NASA. La paradoja de Fermi es la contradicción entre las estimaciones que afirman que hay una alta probabilidad de existenc …   Wikipedia Español

  • Regla de oro de Fermi — Saltar a navegación, búsqueda Gracias a la regla de oro de Fermi podemos comprender por qué unas líneas espectrales son más intensas que otras, entre otras cosas. La regla de oro de Fermi es un método empleado en teoría de perturbaciones para… …   Wikipedia Español

  • Telescopio Fermi — …   Wikipedia Español

Compartir el artículo y extractos

Link directo
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”