Научная группа из Университета Оклахомы представила результаты исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), в котором предсказывается существование нового типа экситона. Данное открытие может оказать значительное влияние на развитие будущих квантовых устройств.
Экситон представляет собой квазичастицу, характеризующуюся долгоживущим возбужденным состоянием в наносистеме, состоящую из электрона и положительно заряженной дырки. Перемещение связанных электрона и дырки в кристалле, а также сопутствующие процессы переноса энергии, удобно описывать как движение частицы. Экситоны наблюдаются в изоляторах и полупроводниках, являющихся основой современных компьютерных технологий.
Ученые предсказали существование нового вида экситона, названного топологическим, который возникает в материалах, известных как изоляторы Черна. Изоляторы Черна представляют собой материалы, позволяющие электронам вращаться по краю, но не проводящие электричество внутри. Они спонтанно формируют однонаправленные токи, текущие либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки вдоль краев двумерного материала.
Согласно прогнозам, при определенных условиях экситоны, образующиеся при воздействии света на изоляторы Черна, будут обладать нетривиальными топологическими свойствами. Данные свойства экситонов связаны с топологией электронов и дырок в исходном материале. Предполагается, что при распаде экситоны будут испускать свет с круговой поляризацией, где вектор электрического поля описывает окружность.
Топологические экситоны могут найти применение в разработке нового класса оптических устройств. В частности, при низких температурах экситоны способны образовывать нейтральную сверхтекучую жидкость, что может привести к созданию мощных поляризованных источников света и усовершенствованных фотонных устройств для квантовых вычислений.
Данное исследование открывает новые горизонты в области квантовых технологий и может стать ключевым фактором в развитии инновационных устройств, способных революционизировать современную электронику и оптику.
в удобном формате
Перейти в Дзен
