I due tipi di "eccitoni di superficie chirali" si trovano sul lato destro e sinistro dell'immagine. Sono generati dalla luce destra e sinistra (fotoni in blu). Gli eccitoni sono costituiti da un elettrone (azzurro) che orbita attorno a un "buco" (nero) con lo stesso orientamento della luce. L'elettrone e la lacuna si annichilano in meno di un trilionesimo di secondo, emettendo luce (fotoni in verde) che potrebbe essere sfruttata per l'illuminazione, celle solari, laser e display elettronici. Credito:Hsiang-Hsi (Sean) Kung/Rutgers University-New Brunswick
Rutgers e altri fisici hanno scoperto una forma esotica di elettroni che ruotano come i pianeti e potrebbero portare a progressi nell'illuminazione, celle solari, laser e display elettronici.
Si chiama "eccitone di superficie chirale, " ed è costituito da particelle e antiparticelle legate insieme e vorticose l'una intorno all'altra sulla superficie dei solidi, secondo uno studio in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .
Chirale si riferisce a entità, come le tue mani destra e sinistra, che corrispondono ma sono asimmetrici e non possono essere sovrapposti alla loro immagine speculare.
Gli eccitoni si formano quando una luce intensa brilla sui solidi, espellendo dai loro punti gli elettroni con carica negativa e lasciando dietro di sé "buchi" carichi positivamente, " secondo l'autore principale Hsiang-Hsi (Sean) Kung, uno studente laureato in fisica del Professor Girsh Blumberg's Rutgers Laser Spectroscopy Lab presso la Rutgers University-New Brunswick.
Gli elettroni e le lacune assomigliano a trottole che girano rapidamente. Gli elettroni alla fine "spirano" verso i fori, annichilandosi a vicenda in meno di un trilionesimo di secondo emettendo una sorta di luce chiamata "fotoluminescenza". Questa scoperta ha applicazioni per dispositivi come celle solari, laser e TV e altri display.
Gli scienziati hanno scoperto eccitoni chirali sulla superficie di un cristallo noto come seleniuro di bismuto, che potrebbero essere prodotti in serie e utilizzati in rivestimenti e altri materiali nell'elettronica a temperatura ambiente.
"Il seleniuro di bismuto è un composto affascinante che appartiene a una famiglia di materiali quantistici chiamati 'isolanti topologici, '" ha detto l'autore senior Blumberg, professore presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia della Scuola delle Arti e delle Scienze. "Hanno diversi canali sulla superficie che sono altamente efficienti nel condurre l'elettricità".
La dinamica degli eccitoni chirali non è ancora chiara e gli scienziati vogliono utilizzare l'imaging ultraveloce per studiarli ulteriormente. Eccitoni di superficie chirali possono essere trovati anche su altri materiali.
