Ученые получили первое изображение электрона в экситоне

Группе ученых из японской Окинавы удалось изобразить орбиты электронов в квазичастице, известной как экситон, что наконец-то позволило измерить экситонную волновую функцию, описывающую пространственное распределение электронного импульса внутри квазичастицы. Об этом достижении сообщается в пресс-релизе, опубликованном на сайте Окинавского института науки и технологий (OIST).

В работе ученые использовали свет крайней ультрафиолетовой части спектра, чтобы поделить экситоны на части и вытолкнуть электроны в вакуум электронного микроскопа. Определяя угол, под которым электроны выпадают из материала, исследователи установили орбиту, по которой электроны и положительно заряженные пустые пространства, называемые дырами, вращаются друг вокруг друга в экситоне.



К этому достижению исследователи шли с момента открытия экситонов в 1930-х годах, и хотя оно может звучать абстрактно, это открытие поможет в развитии различных технологий, включая квантово-технологические приложения.

Экситоны - действительно уникальные и интересные частицы, их присутствие действительно может изменить то, как материал реагирует на свет, рассказал сотрудник отдела фемтосекундной спектроскопии OIST доктор Майкл Мэн.

Таким образом, физики приближаются к полному пониманию природы экситонов.



Экситоны образуются, когда полупроводники поглощают фотоны света, что вызывает скачок отрицательно заряженных электронов с более низкого энергетического уровня на более высокий энергетический уровень. Этот процесс оставляет после себя положительно заряженные пустые пространства, называемые дырами, на более низком энергетическом уровне. Противоположно заряженные электроны и дыры притягиваются и начинают двигаться по орбите друг к другу, что создает экситоны.

Фото: @OISTedu