Новое исследование во главе с физиком Университета Иллинойса доказало существование новой формы вопроса — ‘excitonium’, твердый кристалл экситонов. Исследование, во главе с профессором Питером Аббэмонте, издано в выпуске 8 декабря журнала Science.
Описание художником коллективных экситонов экситонного тела. Эти возбуждения могут считаться размножающимися стенами области (желтыми) в иначе заказанном твердом экситонном (синем) фоне. Кредит изображения: Питер Аббэмонте, Университет Иллинойса.
Excitonium – конденсат — он показывает макроскопические квантовые явления, как сверхпроводник, или супержидкость или изолирование электронного кристалла.Это составлено из экситонов, частицы, которые сформированы в очень странном кванте механическое соединение, а именно, тот из сбежавшего электрона и отверстия, которое это оставило позади.Это бросает вызов причине, но оказывается, что, когда электрон, усаженный в краю переполненной электронами валентной зоны в полупроводнике, входит в азарт и перепрыгивает через энергетический кризис к в других отношениях пустой зоне проводимости, это оставляет позади ‘отверстие’ в валентной зоне.
То отверстие ведет себя, как будто это была частица с положительным зарядом, и это привлекает сбежавший электрон. Когда сбежавший электрон с его отрицательным зарядом, разделяет на пары с отверстием, два замечательно формируют сложную частицу, бозон – экситон.Фактически, подобные частице признаки отверстия относятся к коллективному поведению окружающей толпы электронов.“Наш результат имеет космическое значение.
С тех пор, как термин ‘excitonium’ был введен в 1968 Гарвардом теоретический физик Берт Хальперин, физики стремились продемонстрировать его существование”, сказал профессор Аббэмонте.“Теоретики дебатировали, было ли бы это изолятором, прекрасным проводником или супержидкостью — с некоторыми убедительными аргументами на всех сторонах”.“С 1970-х многие экспериментаторы издали доказательства существования excitonium, но их результаты не были категорическим доказательством и, возможно, одинаково были объяснены обычным структурным переходом фазы”.Профессор Аббэмонте и его соавторы из Университета Иллинойса, Амстердамского университета в Нидерландах и Оксфордского университета в британских изученных нелегированных кристаллах металла перехода dichalcogenide титан diselenide (1T-TiSe2) и воспроизведенный их неожиданные результаты пять раз на различных расколотых кристаллах.
“До сих пор у физиков не было экспериментальных инструментов, чтобы положительно различать, не было ли то, что было похоже на excitonium, на самом деле фазой Peierls”, объяснили они.“Хотя это абсолютно не связано с экситонным формированием, фазы Peierls и экситонное уплотнение разделяют ту же самую симметрию и подобный observables — сверхрешетка и открытие энергетического кризиса единственной частицы”.
Команда смогла преодолеть ту проблему при помощи новой техники, они развивали названную решенную импульсом электронную спектроскопию энергетической потери.“С этой новой техникой мы смогли впервые измерить коллективные возбуждения низкоэнергетических bosonic частиц, соединенных электронов и отверстий, независимо от их импульса”, сказали авторы.“Более определенно мы достигли самого первого наблюдения в любом материале предшественника экситонного уплотнения, мягкая фаза плазмона, которая появилась, поскольку материал приблизился к своей критической температуре 190 Келвина”.
“Эта мягкая фаза плазмона ‘курит оружие’ доказательство экситонного уплотнения в 3D теле и самых первых категорических доказательствах открытия excitonium”.