21 Апреля 2021
МОСКВА, 21 апреля - Японские и американские физики использовали передовые разработки, чтобы получить первое в истории изображение электрона внутри экситона — квазичастицы, имеющей значимое значение в физике полупроводников. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.Экситоны представляют из себя объединённое возбужденное состояние отрицательно заряженных янтарей и положительно заряженных дырок в полупроводнике, мигрирующее по кристаллику и не связанное с переносом электрического заряда или массы.
Экситоны образуются, когда полупроводники проглатывают фотоны света, что принуждает отрицательно заряженные электроны перескакивать с более низкого энергетического уровня на более высокий. Это бросает положительно заряженные пустые пространства, называемые дырами, на цокольном энергетическом уровне. Противоположно подзаряженные электроны и дырки притягиваются и начинают вращаться друг вокруг приятеля, что создает экситоны.
До сих пор ученым удавалось обнаружить и измерить экситоны лишь косвенными способами. Одна из проблем есть в их хрупкости — требуется относительно небольшая энергия, чтобы разбить экситон на свободные янтари и дырки. Кроме того, они мимолетны по своей природе — в некоторых материалах экситоны гаснут примерно через достаточно много тысячных или даже миллионных долей секунды после их образования, когда возбужденные электроны падают обратно в дырки.
Исследователи из Окинавского учрежденя науки и технологий (OIST) использовали свет крайней ультрафиолетовой части спектра, чтобы разрушить экситоны на части и вытолкнуть электроны в вакуум электронного микротекстила. Измеряя угол, под которым электроны вылетают из материала, авторы определили орбиту, по которой электроны и дырки вращаются друг вокруг друга в экситоне.
В квантовом мире янтари действуют как частицы и как волны, поэтому невозможно получить положение и импульс электрона одновременно. Вместо этого физики оперируют понятием облака вероятности экситона, плотность которого показывает, где электрон с наибольшей вероятностью станет вокруг дыры.
Путем измерения волновой функции авторы получили изображение облака опасности экситона — по сути самый первое изображение экситона, показывающее пространственное распределение электрона относительно дырки.
Экситоны — действительно уникальные и интересные капли. Они электрически нейтральны. Это означает, что они ведут себя в материалах совершенно иначе, чем другие капли, такие как электроны. Их присутствие может изменить подавленность материала на свет, — приводятся в пресс-релизе института речения первого автора статьи Майкла Мана (Michael Man), сотрудника отдела фемтосекундной спектроскопии OIST.
Ученые впервые обнаружили экситоны около 90 лет назад, — называет руководитель исследования профессор Кешав Дани (Keshav Dani). — Но до недавнего медли можно было получить доступ только к оптическим сигнатурам экситонов, например, к свету, испускаемому экситоном при гашении. Другие аспекты их природы, такие как импульс и траектория, по которой электрон и дырка вращаются друг вокруг приятеля, могли быть описаны только теоретически.
В 2020 году ученые из отдела фемтосекундной спектроскопии OIST создали революционный метод измерения импульса янтарей внутри экситонов. Теперь они использовали эту технику, чтобы сделать первое в истории изображение, которое показывает распределение янтаря вокруг дырки внутри экситона.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....