1. Divisione degli elettroni nel grafene:
Il grafene, un materiale bidimensionale costituito da atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale, ha attirato notevole attenzione negli ultimi anni. I ricercatori dell’Università di Manchester hanno condotto esperimenti in cui hanno sottoposto campioni di grafene ad alti livelli di corrente elettrica. In queste condizioni estreme, è stato osservato che gli elettroni nel grafene si dividono in due quasiparticelle separate e indipendenti note come “fermioni di Dirac”. Questo fenomeno è previsto dall'equazione di Dirac, che governa il comportamento delle particelle relativistiche.
2. Elettroni con carica frazionaria nei punti quantici:
I punti quantici sono nanoparticelle semiconduttrici con dimensioni dell'ordine di pochi nanometri. In uno studio condotto da scienziati dell’Università di Copenaghen, i punti quantici sono stati utilizzati per intrappolare gli elettroni e studiarne le proprietà. I risultati hanno rivelato l’esistenza di elettroni con carica frazionaria all’interno dei punti quantici. Queste cariche frazionarie sono multipli di 1/3 o 2/3 della carica fondamentale dell'elettrone, sfidando le nozioni convenzionali di indivisibilità dell'elettrone.
3. Fermioni di Majorana negli isolanti topologici:
Gli isolanti topologici sono una classe di materiali che possiedono proprietà superficiali uniche che consentono l'emergere dei fermioni di Majorana. Queste quasiparticelle sono le loro stesse antiparticelle e si teorizza che svolgano un ruolo cruciale nel calcolo quantistico tollerante ai guasti. I ricercatori della Delft University of Technology e di altre istituzioni hanno compiuto progressi significativi nell'identificazione e nella manipolazione dei fermioni di Majorana negli isolanti topologici.
4. Divisione delle coppie di elettroni nei superconduttori:
La superconduttività, la capacità di alcuni materiali di condurre elettricità con resistenza pari a zero, è un fenomeno ben noto. Recenti esperimenti sui superconduttori ad alta temperatura hanno rivelato che quando una corrente elettrica passa attraverso questi materiali, gli elettroni si accoppiano e si dividono simultaneamente. Questo processo, noto come “pair splitting”, potrebbe far luce sui meccanismi sottostanti responsabili delle proprietà esotiche dei superconduttori ad alta temperatura.
5. Coppie elettrone-lacuna nei semiconduttori:
Quando un fotone interagisce con un materiale semiconduttore, può eccitare un elettrone dal suo livello energetico originale a uno più alto, lasciando dietro di sé uno spazio o "buco" nel livello energetico inferiore. I ricercatori hanno osservato che in alcuni semiconduttori, come il nitruro di gallio, l’elettrone e la lacuna possono dividersi e muoversi indipendentemente. Questo comportamento potrebbe avere implicazioni per i dispositivi optoelettronici e i diodi emettitori di luce (LED).
Queste scoperte forniscono scorci allettanti sul mondo intricato e controintuitivo della fisica quantistica. Comprendendo e sfruttando questi comportamenti esotici degli elettroni, gli scienziati sperano di sbloccare nuove possibilità tecnologiche in campi come l’informatica quantistica, la superconduttività e i materiali avanzati.
