"Trion" peut ressembler au nom de l'une des particules théoriques accusées d'avoir sali les opérations à bord du Starship Enterprise.

Mais croyez-le ou non, Les trions sont réels et ils pourraient bientôt jouer un rôle clé dans les appareils électroniques. Les chercheurs de Duke ont pour la première fois identifié certains des comportements de ces particules uniques, un premier pas vers leur mise en œuvre en électronique.

Les trions sont ce que les scientifiques appellent des "quasiparticles, " des faisceaux d'énergie, charge électrique et spin qui zooment à l'intérieur des semi-conducteurs.

"Les trions affichent des propriétés uniques que vous ne pourrez pas trouver dans les particules conventionnelles comme les électrons, les trous (charges positives) et les excitons (paires électron-trou qui se forment lorsque la lumière interagit avec certains matériaux), " dit Yusong Bai, chercheur postdoctoral au département de chimie de Duke. "En raison de leurs propriétés uniques, les trions pourraient être utilisés dans la nouvelle électronique comme le photovoltaïque, photodétecteurs, ou en spintronique."

Habituellement, ces propriétés - énergie, charge et spin - sont portés par des particules séparées. Par exemple, les excitons transportent l'énergie lumineuse qui alimente les cellules solaires, et les électrons ou les trous portent la charge électrique qui alimente les appareils électroniques. Mais les trions sont essentiellement des particules trois en un, combiner ces éléments ensemble en une seule entité - d'où le "tri" dans trion.

"Un trion est cet hybride qui implique une charge épousant un exciton pour devenir une particule distincte de manière unique, " a déclaré Michel Thérien, le William R. Kenan, Jr. Professeur de chimie à Duke. "Et la raison pour laquelle les gens sont enthousiasmés par les trions est parce qu'ils sont une nouvelle façon de manipuler le spin, charger, et l'énergie de la lumière absorbée, tout en même temps."

Jusque récemment, les scientifiques n'avaient pas accordé beaucoup d'attention aux trions car ils ne pouvaient être trouvés que dans les semi-conducteurs à des températures extrêmement basses - environ 2 Kelvin, ou -271 Celsius. Il y a quelques années, les chercheurs ont observé des trions dans des nanotubes de carbone à température ambiante, ouvrant la possibilité de les utiliser dans de vrais appareils électroniques.

Bai a utilisé une technique de sondage laser pour étudier le comportement des trions dans des nanotubes de carbone soigneusement conçus et très uniformes. Il a examiné les propriétés de base, y compris la façon dont elles sont formées, à quelle vitesse ils se déplacent et combien de temps ils vivent.

Il a été surpris de constater que dans certaines conditions, ces particules inhabituelles étaient en fait assez faciles à créer et à contrôler.

"Nous avons trouvé que ces particules sont très stables dans des matériaux comme les nanotubes de carbone, qui peut être utilisé dans une nouvelle génération d'électronique, " Bai a dit. " Cette étude est la première étape pour comprendre comment nous pourrions tirer parti de leurs propriétés uniques. "

L'équipe a publié ses résultats le 8 janvier dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .