El excitonio es un condensado, exhibe fenómenos cuánticos macroscópicos, como un superconductor.
Los científicos han demostrado la existencia de una nueva forma de materia llamada excitonio, que fue teorizada por primera vez hace casi 50 años. Investigadores de la Universidad de California en Berkeley y de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign en los EE. UU. Estudiaron cristales no dopados del diseleniuro de estaño dicloruro de titanio de metal de transición (1T-TiSe2).
El excitonio es un condensado: exhibe fenómenos cuánticos macroscópicos, como un superconductor. Está compuesto de excitones, partículas que se forman en un emparejamiento mecánico cuántico muy extraño, a saber, el de un electrón escapado y el agujero que dejó atrás.
Desafía a la razón, pero resulta que cuando un electrón, sentado en el borde de una banda de valencia atestada de electrones en un semiconductor, se excita y salta la brecha de energía a la banda de conducción que de otro modo estaría vacía, deja atrás un " hoyo "en la banda de valencia. Ese agujero se comporta como si fuera una partícula con carga positiva, y atrae al electrón escapado.
Cuando el electrón escapado con su carga negativa se empareja con el agujero, los dos forman una partícula compuesta, un bosón, un excitón. De hecho, los atributos similares a partículas del agujero se deben al comportamiento colectivo de la multitud de electrones circundante. Sin embargo, esa comprensión hace que la unión no sea menos extraña y maravillosa, dijeron los investigadores.
Hasta ahora, los científicos no han tenido las herramientas experimentales para distinguir positivamente si lo que parecía ser excitonio no era en realidad una fase de Peierls. Las fases de Peierls y la condensación de excitones comparten la misma simetría y observables similares.
Abbamonte y su equipo pudieron superar ese desafío utilizando una nueva técnica que desarrollaron llamada espectroscopía de pérdida de energía de electrones con resolución de impulso (M-EELS). Con su nueva técnica, el grupo pudo medir las excitaciones colectivas de las partículas bosónicas de baja energía, los electrones y los agujeros emparejados, independientemente de su momento.
"Desde que el término 'excitonio' fue acuñado en la década de 1960 por el físico teórico de Harvard Bert Halperin, los físicos han tratado de demostrar su existencia", dijo Peter Abbamonte, profesor de la Universidad de Illinois. "Los teóricos han debatido si sería un aislante, un conductor perfecto o un superfluido, con argumentos convincentes por todos lados", dijo Abbamonte.
"Desde la década de 1970, muchos experimentadores han publicado evidencia de la existencia de excitonio, pero sus hallazgos no fueron una prueba definitiva y podrían haber sido explicados por una transición de fase estructural convencional", dijo. Los hallazgos, publicados en la revista Science, son una gran promesa para desbloquear más misterios mecánicos cuánticos, dijeron los investigadores.
También podría arrojar luz sobre la transición de aislante de metal en sólidos de banda, en la cual se cree que la condensación de excitones desempeña un papel. Más allá de eso, las posibles aplicaciones tecnológicas del excitonio son puramente especulativas.
Fuente:/The Indian Express-10 Dic., 2017
