Eksotiske spiralelektroner opdaget af fysikere

Rutgers og andre fysikere har opdaget en eksotisk form for elektroner, der spinder som planeter og kan føre til fremskridt inden for belysning, solceller, lasere og elektroniske displays.

Det kaldes en "chiral overflade exciton, "og det består af partikler og anti-partikler bundet sammen og hvirvler rundt om hinanden på overfladen af ​​faste stoffer, ifølge en undersøgelse i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Chiral refererer til enheder, som din højre og venstre hånd, der matcher, men er asymmetriske og kan ikke overlejres på deres spejlbillede.

Excitoner dannes, når intenst lys skinner på faste stoffer, sparker negativt ladede elektroner ud af deres pletter og efterlader positivt ladede "huller, " ifølge hovedforfatter Hsiang-Hsi (Sean) Kung, en kandidatstuderende i fysik professor Girsh Blumbergs Rutgers Laser Spectroscopy Lab ved Rutgers University-New Brunswick.

Elektronerne og hullerne ligner hurtigt snurrende toppe. Elektronerne "spiralerer" til sidst mod hullerne, udsletter hinanden på mindre end en billiontedel af et sekund, mens de udsender en slags lys kaldet "fotoluminescens". Dette fund har applikationer til enheder som solceller, lasere og tv og andre skærme.

Forskerne opdagede chirale excitoner på overfladen af ​​en krystal kendt som vismutselenid, som kunne masseproduceres og bruges i belægninger og andre materialer i elektronik ved stuetemperatur.

"Bismuth selenid er en fascinerende forbindelse, der tilhører en familie af kvantematerialer kaldet 'topologiske isolatorer, " sagde seniorforfatter Blumberg, en professor ved Institut for Fysik og Astronomi på Institut for Kunst og Videnskab. "De har flere kanaler på overfladen, der er meget effektive til at lede elektricitet."

Dynamikken af ​​chirale excitoner er endnu ikke klar, og forskerne ønsker at bruge ultrahurtig billeddannelse til yderligere at studere dem. Chirale overfladeexcitoner kan også findes på andre materialer.