Nei materiali solidi, quando un elettrone cambia posizione senza che un altro prenda il suo posto, può apparire un 'buco' carico positivamente che è attratto dall'elettrone originale. In situazioni più complesse, il processo può anche risultare in cluster stabili di più elettroni e lacune, i cui comportamenti dipendono tutti gli uni dagli altri. Stranamente, le masse di ciascuna particella all'interno di un ammasso possono essere diverse dalle loro masse quando sono da sole. Però, i fisici non sono ancora del tutto chiari in che modo queste variazioni di massa possono influenzare le proprietà complessive dei cluster nei solidi reali. Attraverso uno studio pubblicato su EPJ SI , Alexei Frolov presso l'Università dell'Ontario occidentale, Canada, rivela che il comportamento di un tipo di cluster di tre particelle mostra una relazione distinta con il rapporto tra le masse delle sue particelle.

È già noto che gli ammassi di elettroni e lacune influenzano l'assorbimento della luce da parte dei semiconduttori, che sono ormai componenti chiave di molte moderne tecnologie. La ricerca di Frolov potrebbe migliorare significativamente la nostra comprensione di questi importanti materiali, e potrebbe anche consentire ai ricercatori di spiegare meglio i dettagli più piccoli nei loro spettri ottici e infrarossi. Nel suo studio, Frolov considerò un ammasso contenente due elettroni con masse ordinarie, e un foro che potrebbe variare tra una e due masse di elettroni. Attraverso i suoi calcoli, sono emersi comportamenti distintivi che hanno mostrato chiare relazioni con il rapporto tra la massa di questo foro più pesante, e quella di ogni elettrone più leggero.

Frolov basava i suoi calcoli sui principi della meccanica quantistica, che usò per derivare una serie di formule per descrivere in modo estremamente accurato la dipendenza dalla massa di cluster di tre particelle. Ora spera che queste formule possano essere modificate per descrivere ammassi contenenti quattro o più particelle con masse variabili. Se raggiunto, ciò creerebbe nuove opportunità per comprendere e mettere a punto le proprietà dei semiconduttori reali nella ricerca futura.