Kvasi-partikel swap mellem grafen lag

Belgiske forskere har brugt en partikelfysisk teori til at beskrive adfærden hos partikelignende enheder, kaldet excitoner, i to lag grafen, en et-kulstof-atom-tyk honeycomb krystal. I et blad udgivet i European Physical Journal B , Michael Sarrazin fra universitetet i Namur, og Fabrice Petit fra det belgiske keramiske forskningscenter i Mons, studerede excitoners adfærd i et dobbeltlag af grafen gennem en analogi med excitoner, der udvikler sig i to abstrakte parallelle verdener, beskrevet med ligninger, der typisk bruges i højenergipartikelfysik.

Forfatterne brugte ligningerne, der afspejlede en teoretisk verden bestående af et todimensionelt rumark - en såkaldt brane - indlejret i et rum med tre dimensioner. Specifikt, forfatterne beskrev kvanteadfærden af ​​excitoner i et univers lavet af to sådanne brane verdener. De lavede derefter en analogi med et dobbeltlag af grafenplader, hvor kvantepartikler lever i et separat rum-tid.

De viste, at denne tilgang er tilpasset til at studere teoretisk og eksperimentelt, hvordan excitoner opfører sig, når de er indespærret i grafenarkets plan.

Sarrazin og hans kollega har også teoretisk vist eksistensen af ​​en bytteeffekt af excitoner mellem grafenlag under specifikke elektromagnetiske forhold. Denne bytteeffekt kan forekomme som en solid-state-ækvivalent til kendt partikelbytning forudsagt i brane-teori.

For at kontrollere deres forudsigelser, forfatterne foreslår designet til en eksperimentel enhed, der er afhængig af et magnetisk afstembart optisk filter. Den bruger magneter, hvis magnetfelter kan styres med et separat eksternt magnetfelt. Excitonerne produceres først ved at skinne et indfaldende lys på det første grafenlag. Enheden fungerer derefter ved at optage fotoner foran det andet grafenlag, som giver et fingerpeg om excitonens henfald, efter at det er skiftet til det andet lag fra det første.