Ученые обнаружили экзотические «спиральные» электроны

Хиральные экситоны

Ученые-физики из университета Ратгерса обнаружили неизвестную ранее экзотическую форму электронов, траектория вращения которых в течение короткого времени напоминает спираль. В это время такой электрон обладает некоторыми уникальными свойствами, которые можно будет использовать в новых технологиях освещения, солнечных батареях, лазерах и устройствах отображения информации. Экзотические электроны входят в состав так называемого хирального поверхностного экситона, которые формируются на поверхности некоторых твердых материалов и представляют собой квазичастицу, состоящую из связанных друг с другом частицы и античастицы.

Термин хиральный в названии этого экситона означает, что он является зеркальным отражением обычного экситона, возникающего, когда свет ударяет по поверхности определенного материала. Фотоны этого света вышибают отрицательно заряженные электроны с их законного места, что приводит к появлению так называемых электронных дырок, являющихся носителями положительного электрического заряда.

При некоторых условиях выбитые светом электроны начинают вращаться вокруг дырок, двигаясь по спирали, и через триллионные доли секунды электрон поглощается дыркой, экситон «аннигилирует», что приводит к излучению вторичного света. Это явление известно под названием фотолюминесценции и достаточно давно используется людьми в различных технологиях.

Ученые обнаружили, что на поверхности кристаллов селенида висмута очень часто возникают необычные хиральные экситоны. Эффекты и силы, заставляющие электроны вращаться в противоположном направлении, еще неизвестны ученым, так же, как и малоизученны свойства этих экситонов. Вполне вероятно, что причиной всему этому является то, что селенид висмута относится к классу квантовых материалов, называемых топологическими изоляторами, и на поверхности кристаллов которых всегда существуют несколько каналов с высокой удельной электрической проводимостью.

«Селенид висмута — это захватывающий материал с точки зрения его некоторых уникальных свойств, которые проявляются уже при комнатной температуре» — пишут исследователи, — «Более того, этот материал легко производится и его можно использовать в промышленном производстве множества вещей — от покрытий разного рода до электроники следующего поколения».

В своих дальнейших исследованиях ученые планируют использовать технологии сверхскоростной съемки, что позволит им установить причины, изучить тонкости процесса формирования хиральных экситонов и их свойства. Параллельно с этим будут проверены некоторые другие материалы, на поверхности которых, согласно расчетам, эти экситоны также могут формироваться в больших количествах.

Share Button

Материалы по теме:

Ученые обнаружили условия, в которых вода не замерзает даже при экстремально низких температурах
Группа ученых из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) и университета Цюриха нашла новый способ препятствования тому, чтобы вода начала ...
Материя, находящаяся в неизвестном ранее состоянии, может быть твердой и жидкой одновременно
В окружающем нас мире материя может находиться в самых различных состояниях. Большинству из людей известны лишь три основных состояния материи - твердое тело, жидкость ...
Ученые нашли новый способ управления скоростью света
Группа исследователей из университета Центральной Флориды нашла новый способ управления скоростью импульса света. Мало того, что этот метод позволяет ускорить или замедлить импульс света, ...
Генетический код, полностью сгенерированный компьютером, может стать основой новых форм синтетической жизни
Группа ученых из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе (Swiss Federal Institute of Technology, ETH Zurich) создала первый в своем роде генетический код живого ...
Физики обнаружили целое семейство экзотических частиц, состоящих из пяти кварков
Все, что вы видите вокруг себя, вся окружающая нас материя, состоит из элементарных частиц, называемых кварками и лептонами, которые объединяются друг с другом и ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика