Обнаружены экзотические вращающиеся электроны

Физики обнаружили экзотическую форму электронов, вращающихся как планеты. Они могут привести к новым разработкам в освещении, солнечных батареях, лазерах и электронных дисплеях.

Такая экзотическая форма электронов называется «хиральным поверхностным экситоном», который состоит из связанных частиц и античастиц, вращающихся вокруг друг друга на поверхности твердых тел. Об этом исследователи написали в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Хиральность относится к понятию вроде правой и левой руки, которые похожи, но тем не менее асимметричны и не могут быть наложены на свое зеркальное изображение.

Экситоны образуются при попадании интенсивного света на твердые тела, выбивая отрицательно заряженные электроны из их мест и оставляя там положительно заряженные дырки.

Электроны и дырки похожи на быстровращающиеся волчки. Электроны в итоге «скатываются» по спирали в дырки, с которыми они аннигилируют менее чем за одну триллионную секунды, испуская «фотолюминесцентный» свет. Это открытие можно применить в разработке таких устройств, как солнечные батареи, лазеры и разного рода дисплеи.

Ученые обнаружили хиральные экситоны на поверхности кристалла селенида висмута, который можно запустить в массовое производство и использовать в покрытиях и других материалах, применяющихся в электронике, при комнатной температуре.

«Селенид висмута — удивительное соединение, относящееся к семейству квантовых материалов, называемых “топологическими изоляторами”, — говорит ведущий автор исследования Гирш Бламберг. — У них на поверхности есть несколько каналов, высокопроизводительных в проводимости электричества».

Динамика хиральных экситонов еще не ясна, и ученые хотят использовать сверхбыструю съемку для их дальнейшего изучения. Хиральные поверхностные экситоны могут находиться и на других материалах.