Une équipe de chercheurs dirigée par Sufei Shi, professeur adjoint de génie chimique et biologique à l'Institut polytechnique Rensselaer, a découvert de nouvelles informations sur la masse des composants individuels qui constituent une quasiparticule prometteuse, connu sous le nom d'exciton, qui pourraient jouer un rôle essentiel dans les futures applications de l'informatique quantique, stockage de mémoire amélioré, et une conversion d'énergie plus efficace.

Publié aujourd'hui dans Communication Nature , les travaux de l'équipe rapprochent les chercheurs de l'avancement du développement de dispositifs à semi-conducteurs en approfondissant leur compréhension d'une classe atomiquement mince de matériaux connus sous le nom de dichalcogénures de métaux transitionnels (TMDC), qui ont été recherchés pour leurs propriétés électroniques et optiques. Les chercheurs ont encore beaucoup à apprendre sur l'exciton avant que les TMDC puissent être utilisés avec succès dans des dispositifs technologiques.

Shi et son équipe sont devenus des leaders dans cette quête, développer et étudier les TMDC, et l'exciton en particulier. Les excitons sont généralement générés par l'énergie de la lumière et se forment lorsqu'un électron chargé négativement se lie à une particule de trou chargée positivement.

L'équipe Rensselaer a découvert que dans ce matériau semi-conducteur atomiquement mince, l'interaction entre les électrons et les trous peut être si forte que les deux particules d'un exciton peuvent se lier avec un troisième électron ou une particule de trou pour former un trion.

Dans cette nouvelle étude, L'équipe de Shi a pu manipuler le matériau des TMDC afin que le réseau cristallin à l'intérieur vibre, créer un autre type de quasiparticule appelé phonon, qui interagira fortement avec un trion. Les chercheurs ont ensuite placé le matériau dans un champ magnétique élevé, analysé la lumière émise par les TMDC à partir de l'interaction des phonons, et ont pu déterminer la masse effective de l'électron et du trou individuellement.

Les chercheurs supposaient auparavant qu'il y aurait une symétrie de masse, mais, Shi a dit, l'équipe Rensselaer a découvert que ces mesures étaient significativement différentes.

"Nous avons développé beaucoup de connaissances sur les TMDC maintenant, " dit Shi. " Mais pour concevoir un appareil électronique ou optoélectronique, il est essentiel de connaître la masse effective des électrons et des trous. Ce travail est une étape solide vers cet objectif. »