|  | 19 апреля 2014 | Новости науки и техники

Ученым впервые удалось наблюдать вживую за движением и поведением экситонов

Экситон


Известно, что экситон является квазичастицей, состоящей из свободного электрона, несущего отрицательный электрический заряд, и электронной дырки, места в кристаллической решетке, в котором отсутствуют электрон, и которое имеет положительный электрический заряд. Несмотря на то, что экситон в целом имеет нейтральный электрический заряд, он способен перемещаться внутри кристаллических решеток некоторых материалов и переносить энергию, которая выделяется при взаимной аннигиляции электрона и дырки. Ученые считают, что такой способ переноса энергии играет главную роль в некоторых видах солнечных батарей, светоизлучающих и полупроводниковых приборов.

В течение последних десятилетий учеными проделано очень много работы, были составлены физико-математические модели, объясняющие процессы формирования экситонов, их перемещения и другие аспекты их поведения, но никому из ученых до последнего времени не удавалось наблюдать непосредственно за экситонами, изучая их поведение и свойства.

"Нам известно, что движение экситонов лежит в основе принципов работы множества современных технологий" - рассказывает Глеб Аксельрод (Gleb Akselrod), ученый из Массачусетского технологического института, - "Эффективность работы таких устройств, как фотогальванические элементы солнечных батарей и светодиодные источники света, связана напрямую с подвижностью экситонов в пределах материала".

Снимок экситона


Но экситоны очень долгое время так и оставались квазичастицами, которые существовали исключительно в теории, и вот недавно, группе, в состав которой вошли четверо ученых из Массачусетского технологического института и Городского колледжа в Нью-Йорке, удалось впервые в истории науки наблюдать непосредственно за движением и поведением экситонов в различных условиях. "Наш случай является первым в истории непосредственным наблюдением за диффузионными процессами, в которых самое активное участие принимают экситоны" - рассказывает Аксельрод, - "Это демонстрирует нам то, что диффузионные процессы протекают не только на поверхности, но и во всем объеме материалов".

В своих экспериментах ученые использовали достаточно распространенный материал под названием тетрацен-А (tetracene-a). Этот материал имеет хорошо изученную четкую молекулярную кристаллическую структуру, кроме того в месте возникновения экситона возникает аномалия, позволяющая при некоторых условиях визуально увидеть собственно экситон при помощи обычных методов оптической микроскопии. Но, согласно информации, предоставленной исследователями, эта технология может быть использована в отношении любых прозрачных материалов или тончайших слоев непрозрачных материалов.

"Разработанная нами технология наблюдения за экситонами очень проста и не требует использования дорогостоящего оборудования" - рассказывает Аксельрод, - "Мы надеемся, что нашей технологией, после публикации ее подробностей, смогут воспользоваться все заинтересованные лица из академических и научно-исследовательских организаций. Все это позволит нам увидеть совершенно новые вещи, изучение которых может привести к существенным достижениям в области электроники, в области экологически чистой энергетики, и что самое главное, в деле воссоздания процесса искусственного фотосинтеза, над реализацией которого ученые практически безрезультатно бьются уже много лет".




Ключевые слова:
Экситон, Частица, Квазичастица, Электрон, Дырка, Кристаллическая, Решетка, Материал, Движение, Поведение, Фотоснитез

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые создали "энергетические" квазичастицы нового типа, называемые топо ...
  • Ученые обнаружили новый вид переноса электрического заряда в полупроводника ...
  • Дроплетон - новая квантовая квазичастица, обладающая необычными свойствами
  • Ученые превратили нанотрубки в источник яркого света
  • Темный экситон - темная лошадка в гонке квантовых вычислений.




  • 20 апреля 2014 03:03
    #1 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Одному мне кажется, что дырки двигаться не могут, а только электроны, их заполняющие?
        
    20 апреля 2014 08:09
    #2 Написал: vpreunov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    "…взаимная аннигиляция электрона и дырки…" называется на языке
    науки рекомбинацией, авторам надо бы это знать.
    Ув. volod , Вы совершенно правы, физически - движутся электроны, но в
    случае дырочной проводимости - как бы скачками, от атома к атому, и на
    их месте остаются не заполненные места- "дырки". Поэтому для удобства
    описания процессов было введено понятие "дырочной проводимости":
    как бы движение положительных зарядов (недостаток электрона - это
    можно представить как положительный заряд) в противоположном движению электронов направлении. Для создания дырочного типа проводимости в кремний вводят примесь трёхвалентных атомов - индий, галлий, алюминий и др., чтобы дырок было больше, т.к чистый кремний, например - практически изолятор ( зависит от качества кристалла).
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.