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:

Физикам впервые удалось измерить время квантового туннелирования, которое оказалось бесконечно малым
Если вы ударите мячом об стену, он отскочит в обратном направлении в соответствии со всеми канонами классической физики. Но мир квантовой физики является намного ...
Ученые определили, что звуковые волны имеют отрицательную массу и являются источником отрицательной гравитации
С точки зрения классической физики, известной нам еще со времен школьной скамьи, звуковые волны не являются носителем массы. Они лишь переносят импульс энергии, которая ...
Жук Cyphochilus стал «прототипом» для создания самого белого материала на свете
Вы можете считать, что лист бумаги для принтера является абсолютно белым, но это немного не так. Не так давно ученые из Кембриджского университета создали ...
Запутанные фотоны — основа совершенно новой формы света
Известно, что фотоны, частицы света, двигаются с огромной скоростью, не имеют массы покоя и практически не взаимодействуют друг с другом. Однако, проводя серию последних ...
Измерение «заряда» сил слабых ядерных взаимодействий одного протона сужает область поисков «новой физики»
В ходе проведения эксперимента Q-weak специалистами и учеными из Национальной лаборатории ускорителей имени Тмаса Джефферсона было получено самое точное на сегодняшний день значение "заряда" ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика