| | Сегодня, 06:06 | Новости науки и техники
Ученые создали «энергия» квазичастицы нового типа, называемые топологическими плекситонами
Группа ученых из университета Калифорнии в Сан-Диего, Массачусетского технологического института и Гарвардского университета разработали метод для создания новых квазичастиц, которые получили название топологии плекситоны (topological plexcitons). Эти квазичастицы, способные переносить энергию, происходит, когда есть несколько условий, которые могут быть использованы для создания новых типов солнечных панелей миниатюрные электро-оптических, схем и т. д.
На уровне, где проходит граница между нормальным и суммой, мира, света и материи взаимодействуют очень странными способами, обмена энергии между ними. «Когда свет взаимодействует с материей, происходит обмен энергии», — говорит Джоэл Юн-Чжоу (Joel Юн-Чжоу), ученый из Калифорнийского университета, — «Энергия может передаваться в одном и назад. В взаимодействие света с поверхностью металла возникают так называемые плазмоны, и взаимодействие света с атомами и молекулами могут возникнуть экситоны. При определенных условиях энергетический обмен происходит так быстро, что квазичастицы начинают терять свои индивидуальные «особенности», экситоны и плазмоны объединяются в более крупный гибрид квазичастицу, которая называется плекситон».
Ученые материаловедения давно занимаются поиском возможностей для повышения эффективности процесса передачи энергии, называется экситонным переносом энергии (exciton energy transfer, СПЭ). Практическое применение этого метода позволит создать более эффективные солнечные батареи, фотонные схемы, которые могут быть в десятки раз меньше, чем у кремниевых аналогов. Одним из недостатков СПЭ-метод, который работает только на короткие расстояния, на уровне до 10 нанометров. За короткий период времени жизни экситонов и из-за их взаимодействия с окружающими молекулами передается их энергия быстро рассеивается и теряется.
Метод, который позволит преодолеть указанный выше недостаток, это «скрещивание» экситонов и плазмонов на поверхности молекулярного кристалла. Эти квазичастицы, плекситоны, можно получить в больших количествах по методу групп возбуждения, и они способны преодолеть расстояние в 20 тысяч нанометров, что сопоставимо с толщиной человеческого волоса.
Ученые предполагают, что плекситоны являются частью следующего поколения нанофотонных схем, которые, в свою очередь, могут быть использованы в любом месте, от солнечных панелей до управляемых химические катализаторы. Но с плекситонами не все идет так хорошо, как хотелось бы, управлять направлением своего движения материала еще не была реализована должным образом.
Решение проблемы управления движением плекситонов стали новые квазичастицы, ученые из mit и Гарварда топологическими плекситонами. Эти частицы являются плекситоны, созданные на поверхности материалов, называемых топологическими изоляторами. «Топологические изоляторы-это материалы с уникальными электрическими свойствами», — говорит Джоэл Юн-Чжоу, — «Большей частью этот материал является изолятором, но по краям этот материал ведет себя как идеальный проводник электричества».
Плекситоны, в отличие от электронов, не являются носителями электрического заряда. Но некоторые особенности поведения этих квазичастиц, как выяснили ученые, они схожи с поведением заряженных частиц, электрически. И эта особенность ученые планируют использовать для создания так называемой «плекситоники», что-то подобное электроники, в котором информация и энергия переносится с помощью плекситонов.
