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　　1234量子隧穿效应是一种量子特性，是电子等微观粒子可以或许 穿过它们原来 无法通过的“墙壁”的征象 。这是由于 根据量子力学 ，微观粒子具有波的性子 ，而有不为零的概率穿过位势障壁。一个最形象的动画：

　　入门知识

　　1234隧穿效应，又称势垒贯穿。按照经典理论 ，一个球假如 它的动能小于一个山坡的势能，那么球是不大概 翻过山坡的 。

　　但依量子力学观点，无论粒子能量是否高于势垒（山坡的势能） ，都不能肯定粒子是否能越过势垒，只能说出粒子越过势垒概率的巨细 。它取决于势垒高度、宽度及粒子本身 的能量。能量高于势垒的 、活动 方向适宜 的未必肯定 反应，只能说穿透概率较大 。而能量低于势垒的仍有肯定 概率实现反应，即大概 有一部分 粒子穿越势垒 ，好像 从大山隧道通过一样平常 。这就是隧道效应。

　　量子隧穿效应表示 图。

　　1234隧穿粒子的能量稳固 ，只有量子幅低落 。因此，找到粒子的概率也会低落 。对于狄拉克费米子 ，垂直入射还能100%穿透。固然 要明白 这统统 ，必要 会求解薛定谔颠簸 方程 。

　　1234有些时间 ，为了数学上的便利 ，物理学家会视粒子的举动 像质点一样平常 ，特别 是当分析 关于经典力学和牛顿第二定律的题目 时，物理学家常会如许 做。已往 ，物理学家以为 经典力学的乐成 意味着粒子可以被视为局域化于一点。但是，当涉及非常小的物体和非常小的间隔 时，并没有任何令民气 服口服的实行 证据 ，可以证明 这论点是精确 的 。反之，物理学家如今 知道这见解 是错误的 。而量子力学不答应 粒子局域化于一点。粒子的波函数必是有些散开的（“非局域的 ”），而非局域的物体，其动能的盼望 值必是正值的 。

　　1234但是 ，由于传统讲授 方法仍旧 反复灌输粒子的举动 像质点一样平常 这概念，门生 偶然 会非常惊奇 地发觉，行进粒子总是服从 颠簸 方程（乃至 是当利用 移动质点的数学会造成很多 便利的时间 ）。很显着 地 ，根据牛顿定律，一个假设地经典质点粒子绝对无法进入负动能地区 。而一个服从 颠簸 方程的真实非局域物体，会永久 拥有正值动能 ，倘使 条件得当 ，则可以或许 穿透过这地区 。正在靠近 一个位势垒的一个电子，必须表达为一个波列。偶然 间 ，这波列大概 会相称 长。在某些物质里，电子波列的长度大概 有10至20奈米。这会增长 模仿 动画的难度 。假设可以用短波列来代表电子，那么 ，下图动画精确 地表现 出隧穿效应。

　　电子波包碰到 位势垒而产生的反射和隧穿效应。往位势垒的左边移动的豁亮 圆盘是波包的反射部分 。暗淡的圆盘可以被观察到往位势垒的右边移动，是波包穿过位势垒的很微小的一部分 。这是经典力学所不答应 的。趁便 留意 入射波与反射波，由于 叠加，而产生的干涉条纹 。

　　隧穿效应的例子

　　12341. 阿尔法衰变就是由于 阿尔法粒子摆脱了原来 不大概 摆脱的强力的束缚而“逃出”原子核。

　　12342. 隧道二极管（隧穿二极管或Tunnel Diode）是一种可以高速切换的半导体 ，其切换速率 可到达微波频率的范围，其原理是利用 量子隧穿效应。

　　12343. 扫描隧道显微镜是量子隧穿效应的重要 应用之一 。扫描隧道显微镜可以降服 平凡 光学显微镜像差的限定 ，通过隧穿电子扫描物体外貌 ，从而辨别远远小于光波长的物体。

　　1234量子隧穿效应是一种量子特性，是电子等微观粒子可以或许 穿过它们原来 无法通过的“墙壁”的征象 。

　　内容简介

　　1234在两块金属（或半导体、超导体）之间夹一层厚度约为0.1nm的极薄绝缘层，构成一个称为“结 ”的元件 。设电子开始处在左边的金属中 ，可以为 电子是自由的，在金属中的势能为零。由于电子不易通过绝缘层，因此绝缘层就像一个壁垒 ，我们将它称为势垒。一个高度为U0、宽为a的势垒，势垒右边有一个电子，电子能量为E 。

　　1234隧道效应无法用经典力学的观点来表明 。因电子的能量小于地区 Ⅱ中的势能值U0 ，若电子进入Ⅱ区，就肯定 出现“负动能”，这是不大概 发生的。但用量子力学的观点来看，电子具有颠簸 性 ，其活动 用波函数形貌 ，而波函数依照 薛定谔方程，从薛定谔方程的解就可以知道电子在各个地区 出现的概率密度 ，从而能进一步得出电子穿过势垒的概率。该概率随着势垒宽度的增长 而指数衰减 。因此，在宏观实行 中，不轻易 观察到该征象 。

　　1234隧道效应;隧穿效应;势垒贯穿;tunneling effect

　　1234又称隧穿效应 ，势垒贯穿。按照经典理论，总能量低于势垒是不能实现反应的 。但依量子力学观点，无论粒子能量是否高于势垒 ，都不能肯定粒子是否能越过势垒，只能说出粒子越过势垒概率的巨细 。它取决于势垒高度 、宽度及粒子本身 的能量。能量高于势垒的、活动 方向适宜 的未必肯定 反应，只能说反应概率较大 。而能量低于势垒的仍有肯定 概率实现反应 ，即大概 有一部分 粒子(代表点)穿越势垒(也称势垒穿透barrier penetration)，好像 从大山隧道通过一样平常 。这就是隧道效应。比方 H+H2低温下反应，其隧道效应就较突出 。

　　1234根据爱因斯坦狭义相对论，任何物质在任何状态 下的速率 都不会高出 光速-- 299,792,458米/秒。从理论上说 ，假如 高出 光速，时间将会出现倒流。

　　1234据报道，日前两位德国科学家却声称 ，利用 量子隧穿效应（quantum tunnelling），他们找到了让光突破本身 速率 限定 的方法。

　　1234据报道，两位德国科学家的实行 是让微波光子粒子通过两个棱镜并举行 观测得出 。当两个棱镜分开时 ，大部分 粒子都被第一个棱镜反射然后被探测器发现。但是，他们发现，有部分 粒子却“隧穿”过了两个棱镜之间的间隙并被第二个棱镜反射回到探测器。只管 这部分 粒子比大部分 粒子穿越的间隔 要长 ，但是，两部分 粒子却是同时被探测器发现 。这也就是说，产生“隧穿 ”的光子粒子的速率 超出了光速。

　　1234德国科布伦茨大学传授 Gunter Nimtz表现 ：“如今 ，这是唯一违背 狭义相对论的一种征象 。”

　　1234在量子力学里，量子隧穿效应为一种量子特性，是如电子等微观粒子可以或许 穿过它们原来 无法通过的“墙壁”的征象 。这是由于 根据量子力学，微观粒子具有波的性子 ，而有不为零的概率穿过位势障壁。

　　1234量子隧穿效应(Quantum tunnelling effect) ，是一种衰减波耦合效应，其量子举动 服从 薛定谔颠簸 方程。倘使 条件得当 ，任何颠簸 方程都会表现 出出衰减波耦合效应 。数学地等价于量子隧穿效应的波耦合效应也会发生于别的 状态 。比方 ，服从 麦克斯韦方程组的光波或微波；服从 常见的非色散颠簸 方程的绳波或声波。

　　1234若要使隧穿效应发生，必须有一个 2 型介质的薄地区 ，像三明治一样平常 ，夹在两个 1 型介质的地区 。2 型介质的颠簸 方程必须容许实值指数函数解（上升指数函数或降落 指数函数），而 1 型介质的颠簸 方程则必须容许行进波解。在光学里 ，1 型介质大概 是玻璃，而 2 型介质大概 是真空。在量子力学里，从粒子活动 这方面来说 ，1 型介质地区 是粒子总能量大于位能的地区 ，而 2 型介质是粒子总能量小于位能的地区 （称为位势垒）。

　　1234倘使 条件得当 ，从 1 型介质地区 入射至 2 型介质地区 ，行进波的波幅会穿透过 2 型介质地区 ，再以举行 波的情势 ，出现于第二个 1 型介质地区 。在量子力学里，穿透过的波幅可以合乎物理地表明 为行进粒子。服从 薛定谔颠簸 方程 ，穿透波幅的绝对值平方和入射波幅的绝对值平方的比率给出了粒子隧穿的透射系数，也就是其透射概率。对于服从 别的 种颠簸 方程的光波、微波 、绳波、声波等等，穿透波幅可以物理地表明 为行进能量 ，而穿透波幅的绝对值平方和入射波幅的绝对值平方的比率则给出了穿透能量和入射能量的比率 。

　　入门概念

　　1234这些"雷同 隧穿征象 "发生的尺寸与行进波的波长有关。对于电子来说， 2 型介质地区 的厚度通常只有几纳米。相比之下，对于一个隧穿出原子核的阿尔法粒子来说 ，厚度会是超小；对于光波来说，固然 2 型介质地区 的厚度超大，雷同 征象 仍旧 会发生 。

　　1234细致 观察薛定谔颠簸 方程。倘使 粒子可以被视为一个局域化 (localized) 于一点的物体 ，则粒子在介质地区 内活动 的举动 是由粒子的动能设定的。在 1 型介质地区 内，动能是正值的；而在 2 型介质地区 内，动能是负值的 。这征象 并不会造成任何抵牾 。量子力学不答应 粒子局域化于一点。粒子的波函数必是有些散开的（"非局域的"），而非局域的物体 ，其动能的盼望 值必是正值的 。

　　1234有些时间 ，为了数学上的便利，物理学家会视粒子的举动 像质点一样平常 ，特别 是当分析 关于经典力学和牛顿第二定律的题目 时，物理学家常会如许 做。已往 ，物理学家以为 经典力学的乐成 意味着粒子可以被视为局域化于一点。但是 ，当涉及非常小的物体和非常小的间隔 时，并没有任何令民气 服口服的实行 证据，可以证明 这论点是精确 的。反之 ，物理学家的这见解 是错误的 。但是 ，由于传统讲授 方法仍旧 反复灌输粒子的举动 像质点一样平常 这概念，门生 偶然 会非常惊奇 地发觉 ，行进粒子总是服从 颠簸 方程（乃至 是当利用 移动质点的数学会造成很多 便利的时间 ）。很显着 地，根据牛顿定律，一个假设地经典质点粒子绝对无法进入负动能地区 。而一个服从 颠簸 方程的真实非局域物体，会永久 拥有正值动能 ，倘使 条件得当 ，可以或许 穿透过这地区 。

　　1234正在靠近 一个位势垒的一个电子，必须表达为一个波列。偶然 间 ，这波列大概 会相称 长。在某些物质里，电子波列的长度大概 有 10 至 20 纳米 。 这会增长 模仿 动画的难度。假设可以用短波列来代表电子，那么 ，右图动画精确 地表现 出隧穿效应。

　　1234电子波包碰到 位势垒而产生的反射和隧穿效应 。往位势垒的左边移动的豁亮 圆盘是波包的反射部分 。暗淡的圆盘可以被观察到往位势垒的右边移动，是波包穿过位势垒的很微小的一部分 。这是经典力学所不答应 的 。趁便 留意 入射波与反射波，由于 叠加 ，而产生的干涉条纹。

　　1234隧穿效应的数学分析 有一个特别 题目 。对于简单 的位势垒模子 ，像长方形位势垒，薛定谔方程有分析 解 ，可以给出正确 的隧穿概率，又称为穿透系数。这一类的盘算 可以清楚 的表明隧穿效应的物理内涵 。更进一步，物理学家很想要可以或许 盘算 出更合乎实际 物理的隧穿效应。但是，在输入得当 的位势垒数学公式于薛定谔方程后 ，大多数时间 ，我们会得到一个棘手的非线性微分方程。通常，这类微分方程没有分析 解 。很早从前 ，数学家和数学物理家就已经在研究这题目 了。他们研究出一些特别 的方法来近似地分析 这些方程。在物理学里，这些特别 方法被称为半经典方法 。一个常见的半经典方法是WKB 近似（又称为 JWKB 近似）。开始 为人所知的实行 利用 这类方法来解答隧穿题目 ，发生于 1928 年 ，用在场电子发射(field electron emission) 题目 。N. Frouml;man 和 P. O. Frouml;man ，两位物理学家，于 1965 年 ，开始 得到完全精确 的数学答案（他们也给出了公道 的数学论证） 。他们的复杂点子还没有被写入理论物理教科书。当今的理论物理教科书所报告 的方法比力 简单 ，比力 不正确 。稍后，我们会大略 的报告 一个个别的半经典方法 。

　　1234有些研究隧穿效应的物理学家以为 ，粒子只不外 拥有波样的物理举动 ，实际 上粒子是质点样的。支持这见解 的实行 证据非常希罕 。多数物理学家比力 偏好的见解 是，粒子实际 上黑白 局域的 (delocalized)，而是波样的 ，总是表现 出波样的物理举动 。但是，在某些状态 ，利用 移动质点的数学来形貌 其活动 是一个很便利的方法 。这里 ，我们采取 第二种见解 。岂论 怎样 ，这波样的物理举动 的真实本质是一个更深奥的题目 ，不包罗 在此文章所报告 范围之内。

　　1234这里所研讨的征象 通常称为量子隧穿效应或粒子隧穿效应 。但是 ，隧穿理论注意 的是粒子在颠簸 方面的物理举动 ，而不是关于粒子能级方面的效应。因此，有些作者比力 喜好 称这征象 为颠簸 隧穿效应。

　　初次 穿墙

　　1234据物理学家构造 网2012年4月6日（北京时间）报道英国剑桥大学卡文迪什实行 室的科学家初次 利用 光让电子穿过了经典力学里无法穿越的“墙壁”（势垒） ，实现了量子隧穿，科学家们有望借此研制出新的凝结 态 。相干 研究发表在4月5日出书 的《科学》杂志上。

　　1234在量子力学里，量子隧穿效应为一种量子特性 ，是电子等微观粒子可以或许 穿过它们原来 无法通过的“墙壁 ”的征象 。正常环境 下，粒子无法穿过这些“墙壁”，但假如 这些粒子充足 小，这统统 就可以发生 。在放射性衰变发生时、在很多 化学反应中以及在扫描隧道显微镜内都会出现这种量子隧穿效应 ，这是由于 根据量子力学，微观粒子具有波的性子 ，因而有不为零的概率穿过这些“墙壁”。

　　1234该研究团队的领导 者杰里米·鲍姆博格表现 ：“告诉电子怎样 穿过‘墙壁’的本领 是让光同电子‘联姻 ’。 ”

　　1234科学家们表明 到 ，这场“联姻 ”是“掷中 注定”的，由于 光以共振腔光子的情势 出现，科学家们将一束光捕获 在镜子之间 ，让其在镜子间来回 反弹，光把电子夹在中心 ，让电子振动穿过墙壁 。

　　1234研究职员 皮特·克里斯托弗里尼指出：“这场‘婚姻’产生的后代 实际 上是新的不可分割的粒子 ，这些粒子由光和物质构成 ，可以自由地通过像平板一样的半导体‘墙壁’而消散 。 ”

　　1234科学家表现 ，新粒子的独特特性 之一是它们会朝一个特定的方向延伸 ，而且它们之间也存在着猛烈 的相互作用。

　　1234当前，很多 试图制造出“凝结 态”的半导体物理学家正在密切关注这些相互作用猛烈 的粒子。“凝结 态”指的是由大量粒子构成 且粒子间有很强相互作用的体系 。低温下的超流态、超导态 、玻色—爱因斯坦凝结 态、磁介质中的铁磁态、反铁磁态等都是凝结 态，它们能在半导体内毫无丧失 地“观光 ”。

　　1234这些新的带电粒子也具有量子力学特性 ，即能同时出如今 两个地方 ，因此，科学家们有望利用 这些新粒子，借用肉眼可见的量子力学将原子物理学家的想法变为实用装备 。

　　相干 例子

　　1234阿尔法衰变就是由于 阿尔法粒子摆脱了原来 不大概 摆脱的强力的束缚而“逃出”原子核 。扫描隧道显微镜是量子隧穿效应的重要 应用之一。扫描隧道显微镜可以降服 平凡 光学显微镜像差的限定 ，通过隧穿电子扫描物体外貌 ，从而辨别远远小于光波长的物体。

　　1234理论上，宏观物体也能发生隧穿效应 。人也有大概 穿过墙壁 ，但要求构成 这个人的全部 微观粒子都同时穿过墙壁，着实 际上险些 是完全不大概 ，以至于人类汗青 以来还没有乐成 的记录 。

　　化学反应

　　1234量子隧穿效应也可以存在于某些化学反应中。此类反应中 ，反应物分子的波函数从反应势垒穿过即可使反应发生，而在经典的化学反应中，反应物分子只有得到 充足 能量 ，越过活化能的能垒，反应才可以发生（见右图） 。

　　1234对于有量子隧穿效应的化学反应，可通过向阿伦尼乌斯方程中参加 一个修正因子Q，将反应速率k 、温度T和反应的能垒E（雷同 于活化能Ea）m是发生隧穿的粒子的质量 ，2a是位势垒的宽度。

　　1234从上式可以看出，发生隧穿的粒子质量越小（德布罗意波长越大），势垒的宽度越小（即势垒越窄） ，反应受量子隧穿效应的影响的大概 性越大。因此一样平常 发生隧穿的都是电子、氢原子或氘原子，很少有较重元素的原子参加 隧穿的 。势垒的宽度则由粒子隧穿前后所处位置之间的间隔 所决定，两个反应位点间隔 越近 ，隧穿的程度 越大。而且 能垒越低，隧穿程度 也越大。由于β分别与2a，和质量m的平方根成正比 ，故因子Q受势垒宽度的影响比它受粒子质量的影响更大一些。

　　1234验证量子隧穿效应存在于化学反应中的一种方法是动力学同位素效应（KIE） 。在KIE实行 中，反应的一个反应物的某一原子分别被同一元素质量差别 的同位素所标记 ，分别举行 反应 ，通过对比两者的反应速率，可以得出关于反应机理的信息。若一个反应的速率控制步调 涉及该同位素与其他元素形成的化学键的断裂，由于越重的同位素形成的化学键越不轻易 断裂，因此利用 同一元素差别 同位素标记 的反应物参加 反应时 ，反应的速率也应该是差别 的，重同位素标记 的反应物参加 的反应速率应该较慢。假如 这两种同位素分别是氕和氘（即氢-1和氢-2），通常环境 下 ，kH/kD的值应该在6-10之间，也就是说，含C-H键的反应速率是含C-D键的反应速率的6-10倍 。但假如 反应中存在量子隧穿效应 ，由于质量m在因子Q中是处在指数位置上的，m的变革 对速率的影响很大，因此kH/kD的值应该宏大 于10。实行 究竟 也证明 白 这个假设。比如 在下面的反应中 ，硝基丙烷的阿尔法-氢被有位阻的吡啶去质子化，并被碘代，反应的KIE值在25 °C时却到达 25 ，意味着反应中很大概 存在量子隧穿效应 。

　　1234修正项Q的存在，使得存在量子隧穿效应反应的速率k受温度T影响很小。相对于平凡 的化学反应，在温度显着 升高或低落 时，此类反应的速率通常不会有很显着 的变革 ，仅有很小的差别 。低温下，量子隧穿效应反而更加显着 ，研究此类反应也通常在低温下举行 。然而 ，温度的升高，使一部分 分子跃迁到第二振动能级（n=1）上，低落 了势垒宽度 ，使反应速率加快 。这便是速率受温度影响不为零的缘故。

　　1234量子隧穿效应最常见于有机化学反应中，尤其是一些含活性中心 体的反应和某些酶催化的生化反应 。它是酶可以或许 明显 增长 反应速率的一种机制。酶利用 量子隧穿效应来转移电子及氢原子、重氢原子一类的原子核。实行 也表现 出，在某种生理状态 下 ，乃至 连葡萄糖氧化酶 （glucose oxydase）的氧原子核都会发生量子隧穿效应。

　　1234质子-质子链反应也是量子隧穿效应的例子之一 。

　　汗青

　　1234于 1928 年，乔治·伽莫夫精确 地用量子隧穿效应表明 了原子核的阿尔法衰变。在经典力学里，粒子会被牢牢地束缚于原子核内 ，重要 是由于 粒子必要 超大的能量，才华 逃出原子核的非常强的位势。以是 ，经典力学无法表明 阿尔法衰变 。在量子力学里，粒子不必要 拥有比位势还强的能量 ，才华 逃出原子核；粒子可以概率性的穿透过位势，因此逃出原子核位势的束缚。伽莫夫想出一个原子核的位势模子 ，借着这模子 ，导引出一个粒子的半衰期与能量的关系方程。

　　1234同时期，Ronald Gurney 和 Edward Condon 也独立地研究出阿尔法衰变的量子隧穿效应 。不久，两组科学队伍都开始研究粒子穿透入原子核的大概 性。

　　1234量子隧穿理论也被应用在别的 范畴 ，像电子的冷发射(cold emission) 、半导体物理学、超导体物理学等等。快闪存储器的运作原理扳连 到量子隧穿理论 。超大型集成电路(VLSI integrated circuit) 的一个严厉 的题目 就是电流走漏 。这会造成相称 大的电力流失和过热效应。

　　1234别的 一个紧张 应用范畴 是扫描隧道显微镜 。平凡 的显微镜无法观察到很多 微小尺寸的物体；但是 ，扫描隧道显微镜可以或许 清楚 地观察到这些物体的细节。扫描隧道显微镜降服 了平凡 显微镜的极限题目 （像差限定 ，波长限定 等等）。它可以用隧穿电子来扫描一个物体的外貌 。

　　1234量子隧穿效应显着 的化学反应

　　1234量子隧穿效应也可以存在于某些化学反应中 。此类反应中 ，反应物分子的波函数从反应势垒穿过即可使反应发生，而在经典的化学反应中，反应物分子只有得到 充足 能量 ，越过活化能的能垒，反应才可以发生。

　　1234对于有量子隧穿效应的化学反应，可通过向阿伦尼乌斯方程中参加 一个修正因子Q，将反应速率k、温度T和反应的能垒E（雷同 于活化能Ea）接洽 起来：

　　此中 ：

　　1234发生隧穿的粒子质量越小（德布罗意波长越大） ，势垒的宽度越小（即势垒越窄），反应受量子隧穿效应的影响的大概 性越大。因此一样平常 发生隧穿的都是电子 、氢原子或氘原子，很少有较重元素的原子参加 隧穿的 。势垒的宽度则由粒子隧穿前后所处位置之间的间隔 所决定 ，两个反应位点间隔 越近，隧穿的程度 越大。而且 能垒越低，隧穿程度 也越大。由于β分别与2a ，和质量m的平方根成正比，故因子Q受势垒宽度的影响比它受粒子质量的影响更大一些 。

　　1234验证量子隧穿效应存在于化学反应中的一种方法是动力学同位素效应（KIE）。在KIE实行 中，反应的一个反应物的某一原子分别被同一元素质量差别 的同位素所标记 ，分别举行 反应，通过对比两者的反应速率，可以得出关于反应机理的信息。若一个反应的速率控制步调 涉及该同位素与其他元素形成的化学键的断裂 ，由于越重的同位素形成的化学键越不轻易 断裂，因此利用 同一元素差别 同位素标记 的反应物参加 反应时，反应的速率也应该是差别 的，重同位素标记 的反应物参加 的反应速率应该较慢 。假如 这两种同位素分别是氕和氘（即氢-1和氢-2） ，通常环境 下，kH/kD的值应该在6-10之间，也就是说 ，含C-H键的反应速率是含C-D键的反应速率的6-10倍。但假如 反应中存在量子隧穿效应，由于质量m在因子Q中是处在指数位置上的，m的变革 对速率的影响很大 ，因此kH/kD的值应该宏大 于10。实行 究竟 也证明 白 这个假设 。比如 在下面的反应中，硝基丙烷的阿尔法-氢被有位阻的吡啶去质子化，并被碘代 ，反应的KIE值在25°C时却到达 25，意味着反应中很大概 存在量子隧穿效应。

　　1234修正项Q的存在，使得存在量子隧穿效应反应的速率k受温度T影响很小。相对于平凡 的化学反应 ，在温度显着 升高或低落 时，此类反应的速率通常不会有很显着 的变革 ，仅有很小的差别 。低温下，量子隧穿效应反而更加显着 ，研究此类反应也通常在低温下举行 。然而，温度的升高，使一部分 分子跃迁到第二振动能级（n=1）上 ，低落 了势垒宽度，使反应速率加快 。这便是速率受温度影响不为零的缘故。

　　1234量子隧穿效应最常见于有机化学反应中，尤其是一些含活性中心 体的反应和某些酶催化的生化反应 。它是酶可以或许 明显 增长 反应速率的一种机制。酶利用 量子隧穿效应来转移电子及氢原子、重氢原子一类的原子核。实行 也表现 出 ，在某种生理状态 下，乃至 连葡萄糖氧化酶(glucose oxydase) 的氧原子核都会发生量子隧穿效应 。

　　1234质子-质子链反应也是量子隧穿效应的例子之一。

　　1234有科学家以为 ，化学反应中的量子隧穿效应是宇宙中浩繁 有机分子得以合成的底子 ，也有大概 是合成早期生命所需的有机化合物的紧张 机制。外太空中，温度极低，而且 存在着大量的氢元素和氦元素 ，和大量的甲醛分子作合成质料 ，这些因素，都有利于量子隧穿效应的发生 。通过很多 雷同 的反应，可以由简单 的无机质料 ，突破传统化学反应的禁阻，合成很多 复杂的有机化合物。这些有机分子很大概 与生命劈头 有紧张 关联。

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