дата: 21.09.2017

Ученым впервые удалось наблюдать вживую за движением и поведением экситонов

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».

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».

Источник: dailytechinfo.org

This article was written by admin

Добавить комментарий