Gli scienziati hanno scoperto che un campo magnetico perpendicolare fa sì che le quasiparticelle (eccitoni) elettricamente neutre nei semiconduttori si comportino come gli elettroni nell'effetto Hall. Questa scoperta aiuterà i ricercatori a studiare la fisica degli eccitoni e dei condensati di Bose-Einstein.

L'effetto Hall può essere ottenuto applicando un campo magnetico in direzione perpendicolare al flusso di corrente di un semiconduttore o di una piastra metallica. In questo caso, tutti gli elettroni si devieranno da un lato, che accumulerà una carica negativa, mentre l'altro lato ha una carica positiva. Ciò si traduce in tensione tra le facce terminali destra e sinistra della piastra.

I fisici ITMO hanno recentemente scoperto un effetto simile ma per gli eccitoni, quasiparticelle neutre composte. Si verifica quando un laser colpisce una piastra semiconduttrice di arseniuro di gallio, Per esempio, in presenza di un campo magnetico. Il nuovo fenomeno fu chiamato effetto Hall anomalo degli eccitoni.

"Se prendi una sottile striscia di materiale semiconduttore e la metti sotto un raggio laser ad angolo retto, creerai un flusso diretto di gas di eccitone. Applicando un campo magnetico perpendicolare a questo film, farai deviare la nuvola di eccitoni da un lato. E questo è un completo analogo dell'effetto Hall, ma per quasiparticelle composite cariche neutre, " spiega Valerii Kozin, un dottorato di ricerca studente presso la Facoltà di Fisica e Ingegneria dell'ITMO.

Questo effetto aiuterà i ricercatori a separare gli eccitoni luminosi e scuri. Quando si forma il gas eccitone, alcuni eccitoni sono in grado di emettere luce una volta che l'elettrone ritorna al suo posto. Tali quasiparticelle sono chiamate eccitoni luminosi. Altri eccitoni scompaiono senza emissione di luce:questi sono eccitoni scuri. Sebbene sia particolarmente difficile studiarli e ottenerli perché entrambi i tipi di quasiparticelle vengono creati contemporaneamente, il metodo proposto per separare gli eccitoni luminosi da quelli scuri risolverà con successo questo problema.

Valerii Kozin ammette che è improbabile che l'effetto scoperto sia così ampiamente applicato dalle tecnologie ad effetto Hall utilizzate negli smartphone, ma può essere molto prezioso per gli scienziati che studiano gli eccitoni. In particolare, semplificherà notevolmente lo studio di stati della materia così strabilianti e complessi come i condensati di Bose-Einstein.