Fremtidens elektronik kan køre på nye tre-i-en-partikler

"Trion" kan lyde som navnet på en af ​​de teoretiske partikler, der er skyld i at slå operationer ombord på Starship Enterprise.

Men tro det eller ej, trioner er virkelige - og de kan snart spille en central rolle i elektroniske enheder. Hertugforskere har for første gang fastslået nogle af adfærden for disse unikke partikler, et første skridt i retning af at få dem til at arbejde inden for elektronik.

Trioner er det, forskere kalder "kvasipartikler, "bundter af energi, elektrisk ladning og spin, der zoomer rundt inde i halvledere.

"Trions viser unikke egenskaber, som du ikke kan finde i konventionelle partikler som elektroner, huller (positive ladninger) og excitoner (elektron-hulpar, der dannes, når lys interagerer med visse materialer), "sagde Yusong Bai, en postdoktor i kemiafdelingen ved Duke. "På grund af deres unikke egenskaber, trioner kunne bruges i ny elektronik såsom fotovoltaik, fotodetektorer, eller i spintronics. "

Normalt er disse egenskaber - energi, ladning og spin - bæres af separate partikler. For eksempel, excitoner bærer lysenergien, der driver solceller, og elektroner eller huller bærer den elektriske ladning, der driver elektroniske enheder. Men trioner er i det væsentlige tre-i-en-partikler, at kombinere disse elementer sammen til en enkelt enhed - derfor "tri" i trion.

"En trion er denne hybrid, der involverer en ladning, der gifter sig med en exciton for at blive en unikt distinkt partikel, "sagde Michael Therien, William R. Kenan, Jr. professor i kemi ved Duke. "Og grunden til at folk er begejstrede for trioner er, fordi de er en ny måde at manipulere spin på, oplade, og energien fra absorberet lys, alt samtidigt. "

Indtil for nylig, forskere havde ikke givet trioner særlig opmærksomhed, fordi de kun kunne findes i halvledere ved ekstremt lave temperaturer - omkring 2 Kelvin, eller -271 Celcius. Et par år siden, forskere observerede trioner i carbon nanorør ved stuetemperatur, åbner potentialet for at bruge dem i rigtige elektroniske enheder.

Bai brugte en laserundersøgelsesteknik til at studere, hvordan trioner opfører sig i omhyggeligt konstruerede og meget ensartede carbon nanorør. Han undersøgte grundlæggende egenskaber, herunder hvordan de dannes, hvor hurtigt de bevæger sig, og hvor længe de lever.

Han blev overrasket over at opdage, at under visse betingelser, disse usædvanlige partikler var faktisk ret lette at skabe og kontrollere.

"Vi fandt ud af, at disse partikler er meget stabile i materialer som kulstofnanorør, som kan bruges i en ny generation af elektronik, "Bai sagde." Denne undersøgelse er det første trin i forståelsen af, hvordan vi kan drage fordel af deres unikke egenskaber. "

Holdet offentliggjorde deres resultater 8. januar i Procedurer fra National Academy of Sciences .