Déplace-toi sur le côté, électrons; il est temps de faire place au trion.

Une équipe de recherche dirigée par des physiciens de l'Université de Californie, Bord de rivière, a observé, caractérisé, et trions noirs contrôlés dans un semi-conducteur - diséléniure de tungstène monocouche ultrapropre (WSe 2 )—un exploit qui pourrait augmenter la capacité et modifier la forme de transmission de l'information.

Dans un semi-conducteur, comme WSe 2 , un trion est un état lié quantique de trois particules chargées. Un trion négatif contient deux électrons et un trou; un trion positif contient deux trous et un électron. Un trou est la lacune d'un électron dans un semi-conducteur, qui se comporte comme une particule chargée positivement. Parce qu'un trion contient trois particules en interaction, il peut transporter beaucoup plus d'informations qu'un seul électron.

Aujourd'hui, la plupart des appareils électroniques utilisent des électrons individuels pour conduire l'électricité et transmettre des informations. Comme les trions portent une charge électrique nette, leur mouvement peut être contrôlé par un champ électrique. Les trions peuvent, donc, également être utilisés comme supports d'information. Par rapport aux électrons individuels, les trions ont des indices de spin et de quantité de mouvement contrôlables et une structure interne riche, qui peut être utilisé pour coder des informations.

Les trions peuvent être classés en trions lumineux et sombres avec des configurations de spin distinctes. Un trion brillant contient un électron et un trou avec des spins opposés. Un trion noir contient un électron et un trou avec le même spin. Les trions lumineux se couplent fortement à la lumière et émettent de la lumière efficacement, ce qui signifie qu'ils se décomposent rapidement. Trions sombres, cependant, couple faiblement à la lumière, ce qui signifie qu'ils se désintègrent beaucoup plus lentement que les trions brillants.

Les chercheurs ont mesuré la durée de vie des trions sombres et ont découvert qu'ils duraient plus de 100 fois plus longtemps que les trions brillants les plus courants. La longue durée de vie permet la transmission d'informations par des trions sur une distance beaucoup plus longue.

"Notre travail permet l'écriture et la lecture des informations trion par la lumière, " a déclaré Chun Hung (Joshua) Lui, professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'UC Riverside, qui a dirigé la recherche. « Nous pouvons générer deux types de trions – des trions sombres et brillants – et contrôler la façon dont les informations y sont codées. »

Les résultats de la recherche sont publiés dans la revue Lettres d'examen physique .

"Nos résultats pourraient permettre de nouveaux modes de transmission de l'information, " dit Erfou Liu, le premier auteur de l'article de recherche, et chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Lui. "Trions sombres, avec leur longue durée de vie, peut nous aider à réaliser la transmission d'informations par des trions. Tout comme augmenter votre bande passante Wi-Fi à la maison, la transmission de trions permet à plus d'informations de passer que les électrons individuels."

Les chercheurs ont utilisé une seule couche de WSe 2 atomes, ressemblant à une feuille de graphène, parce que le niveau d'énergie du trion noir dans WSe 2 se situe en dessous du niveau d'énergie du trion brillant. Les trions noirs peuvent donc accumuler une population importante, permettant leur détection.

Lui a expliqué que la plupart des recherches sur les trions aujourd'hui se concentrent sur les trions brillants, car ils émettent tellement de lumière et peuvent être facilement mesurés.

"Mais nous nous concentrons sur les trions sombres et leur comportement détaillé sous différentes densités de charge dans le WSe monocouche 2 dispositifs, " a déclaré Lui. "Nous avons pu démontrer un réglage continu des trions noirs positifs aux trions noirs négatifs en ajustant simplement une tension externe. Nous avons également pu confirmer la configuration de spin distincte des trions sombres par rapport aux trions brillants.

"Si nous pouvons utiliser des trions pour transmettre des informations, notre technologie de l'information sera grandement enrichie, " a-t-il ajouté. " Le principal obstacle à un tel développement a été la courte durée de vie des trions brillants. Désormais, les trions noirs à longue durée de vie peuvent nous aider à surmonter cet obstacle. »

Prochain, son équipe prévoit de démontrer le transport réel d'informations par des trions sombres.

"Nous avons l'intention de démontrer le premier appareil fonctionnel qui utilise des trions sombres pour transporter des informations, " dit Lui. " Si un tel prototype d'appareil Trion fonctionne, Les trions sombres peuvent ensuite être utilisés pour transporter des informations quantiques. »