Les deux types d'« excitons de surface chiraux » se trouvent à droite et à gauche de l'image. Ils sont générés par la lumière droitière et gauche (photons en bleu). Les excitons consistent en un électron (bleu clair) en orbite autour d'un « trou » (noir) dans la même orientation que la lumière. L'électron et le trou sont annihilés en moins d'un trillionième de seconde, émettant de la lumière (photons en vert) pouvant être exploitée pour l'éclairage, cellules solaires, lasers et affichages électroniques. Crédit :Hsiang-Hsi (Sean) Kung/Rutgers University-Nouveau-Brunswick
Rutgers et d'autres physiciens ont découvert une forme exotique d'électrons qui tournent comme des planètes et pourraient conduire à des progrès dans l'éclairage, cellules solaires, lasers et affichages électroniques.
C'est ce qu'on appelle un "exciton chiral de surface, " et il est constitué de particules et anti-particules liées entre elles et tourbillonnant les unes autour des autres à la surface des solides, selon une étude dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .
Chiral fait référence à des entités, comme tes mains droite et gauche, qui correspondent mais sont asymétriques et ne peuvent pas être superposés à leur image miroir.
Des excitons se forment lorsqu'une lumière intense éclaire les solides, expulsant les électrons chargés négativement de leurs taches et laissant derrière eux des "trous" chargés positivement, " selon l'auteur principal Hsiang-Hsi (Sean) Kung, un étudiant diplômé en physique du Rutgers Laser Spectroscopy Lab du professeur Girsh Blumberg à l'Université Rutgers-Nouveau-Brunswick.
Les électrons et les trous ressemblent à des toupies rapides. Les électrons finissent par « spirer » vers les trous, s'annihilant en moins d'un trillionième de seconde tout en émettant une sorte de lumière appelée "photoluminescence". Cette découverte a des applications pour des dispositifs tels que les cellules solaires, lasers et téléviseurs et autres écrans.
Les scientifiques ont découvert des excitons chiraux à la surface d'un cristal appelé séléniure de bismuth, qui pourraient être produits en série et utilisés dans des revêtements et d'autres matériaux en électronique à température ambiante.
"Le séléniure de bismuth est un composé fascinant qui appartient à une famille de matériaux quantiques appelés 'isolants topologiques, '", a déclaré l'auteur principal Blumberg, professeur au Département de physique et d'astronomie de l'École des arts et des sciences. "Ils ont plusieurs canaux à la surface qui sont très efficaces pour conduire l'électricité."
La dynamique des excitons chiraux n'est pas encore claire et les scientifiques souhaitent utiliser l'imagerie ultra-rapide pour les étudier plus avant. Des excitons chiraux de surface peuvent également être trouvés sur d'autres matériaux.
