Un team di ricercatori guidati da Sufei Shi, un assistente professore di ingegneria chimica e biologica al Rensselaer Polytechnic Institute, ha scoperto nuove informazioni sulla massa dei singoli componenti che costituiscono una promettente quasiparticella, noto come eccitone, che potrebbe svolgere un ruolo fondamentale nelle future applicazioni per l'informatica quantistica, archiviazione di memoria migliorata, e una conversione energetica più efficiente.

Pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura , il lavoro del team avvicina i ricercatori al progresso dello sviluppo di dispositivi a semiconduttore approfondendo la loro comprensione di una classe di materiali atomicamente sottili noti come dicalcogenuri di metalli di transizione (TMDC), che sono stati osservati per le loro proprietà elettroniche e ottiche. I ricercatori hanno ancora molto da imparare sull'eccitone prima che i TMDC possano essere utilizzati con successo nei dispositivi tecnologici.

Shi e la sua squadra sono diventati leader in questa ricerca, sviluppare e studiare TMDC, e l'eccitone in particolare. Gli eccitoni sono tipicamente generati dall'energia della luce e si formano quando un elettrone caricato negativamente si lega a una particella lacuna caricata positivamente.

Il team di Rensselaer ha scoperto che all'interno di questo materiale semiconduttore atomicamente sottile, l'interazione tra elettroni e lacune può essere così forte che le due particelle all'interno di un eccitone possono legarsi con un terzo elettrone o una particella lacuna per formare un trione.

In questo nuovo studio, Il team di Shi è stato in grado di manipolare il materiale TMDC in modo che il reticolo cristallino all'interno vibrasse, creando un altro tipo di quasiparticella nota come fonone, che interagirà fortemente con un trion. I ricercatori hanno quindi posizionato il materiale all'interno di un campo magnetico elevato, analizzato la luce emessa dai TMDC dall'interazione fonone, e sono stati in grado di determinare individualmente la massa effettiva dell'elettrone e della lacuna.

I ricercatori in precedenza presumevano che ci sarebbe stata simmetria nella massa, ma, Shi ha detto, il team di Rensselaer ha scoperto che queste misurazioni erano significativamente diverse.

"Ora abbiamo sviluppato molte conoscenze sui TMDC, " Shi ha detto. "Ma per progettare un dispositivo elettronico o optoelettronico, è essenziale conoscere la massa effettiva degli elettroni e delle lacune. Questo lavoro è un solido passo avanti verso questo obiettivo".