Atklāti jauni spirālveida elektroni

Planētas noslēpumi, 2020., septembris

ASV Ratgersa universitātes fiziķu komanda paziņojusi, ka izdevies atklāt iepriekš vēl nezināmus un eksotiskus elektronus, kuru griešanās trajektorija īsā laika posmā atgādina spirāli. Un šajā laikā elektronam piemīt virkne unikālu īpašību, kuras, kā uzskata pētnieki, varēs izmantot jaunākajās apgaismojuma tehnoloģijās, saules baterijās, lāzeros un informācijas atspoguļošanas iekārtās. Eksotiskie elektroni ietilpst tā dēvētajā hirālajā virspusējā eksitonā, kas mēdz veidoties uz dažu cieto materiālu virsmas un kas izpaužas kā kvazidaļiņa, kura veidota no savstarpēji saistītām daļiņām un antidaļiņām.

Var piebilstm ka termins “hirālā” šā eksitona nosaukumā nozīmē to, ka tas ir parasta eksitona spoguļattēks, kas rodas tas, kad gaisma saduras ar noteikta materiāla virsmu. Šīs gaismas eksitroni tad izsit negatīvi lādētos elektronus no to likumīgās vietas, un tas izraisa tā dēvēto elektronisko caurumu rašanis, kas savukārt ir pozitīvi lādēta elektriskā lādiņa nesēji.

Noteiktos apstākļos ar gaismu izsistie elektroni sāk riņķot ap caurumiem, virzoties pa spirāli, un pēc triljonos mērāmas sekundes daļas šis caurums aprij elektronu, eksitons “anihilē”, un tas savukārt izraisa tā otrreizējās gaismas izstarošanu. Šī parādība pazīstama kā fotoluminscenca, un to pietiekami sen bieži pielieto dažādās tehnoloģijās.

Pētnieki konstatējuši, ka uz bismuta selenīta kristālu virsmas ļoti bieži veidojas neparasti eksitoni, tie efekti un spēki, kas liek elektroniem griezties pretējā virzienā, pētniekiem vēl nav zināmi, tāpat kā vispār maz izpētītas ir šo eksitonu īpašības. Pinībā iespējams, ka tam visam par iemeslu kalpo tas, ka bismuta selenīts pieskaitāms kvantu materiālu klasei, kuru dēvē par topoloģiskajiem izolatoriem un uz kuru kristālu virsmas vienmēr eksistē vairāki kanāli ar augstu elektrovadāmības pakāpi.

Pētnieki uzsvēruši, ka bismuta selenīts vispār ir ļoti interesants materiāls tieši saistībā ar virkni unikālu īpašību, kas sāk izpausties jau istabas temperatūrā. Turklāt šo materiālu ir ļoti vienkārši saražot, un to varot izmantot ļoti daudzos rūpnieciskās ražošanas virzienos – no dažāda veida pārklājumiem līdz jau faktiski nākamās paaudzes elektronikai.