Un equipo de investigadores dirigido por Sufei Shi, profesor asistente de ingeniería química y biológica en el Instituto Politécnico Rensselaer, ha descubierto nueva información sobre la masa de componentes individuales que forman una cuasipartícula prometedora, conocido como excitón, que podría desempeñar un papel fundamental en las futuras aplicaciones de la computación cuántica, almacenamiento de memoria mejorado, y conversión de energía más eficiente.

Publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza , El trabajo del equipo acerca a los investigadores un paso más hacia el avance del desarrollo de dispositivos semiconductores al profundizar su comprensión de una clase de materiales atómicamente delgados conocidos como dicalcogenuros de metales de transición (TMDC), que se han observado por sus propiedades electrónicas y ópticas. Los investigadores aún tienen mucho que aprender sobre el excitón antes de que los TMDC se puedan utilizar con éxito en dispositivos tecnológicos.

Shi y su equipo se han convertido en líderes en esa búsqueda, desarrollar y estudiar TMDC, y el excitón en particular. Los excitones se generan típicamente por la energía de la luz y se forman cuando un electrón cargado negativamente se une con una partícula hueca cargada positivamente.

El equipo de Rensselaer descubrió que dentro de este material semiconductor atómicamente delgado, la interacción entre electrones y huecos puede ser tan fuerte que las dos partículas dentro de un excitón pueden unirse con un tercer electrón o partícula hueca para formar un trión.

En este nuevo estudio, El equipo de Shi pudo manipular el material de los TMDC para que la red cristalina dentro vibrara, creando otro tipo de cuasipartícula conocida como fonón, que interactuará fuertemente con un trion. Luego, los investigadores colocaron el material dentro de un campo magnético alto, analizó la luz emitida por los TMDC de la interacción del fonón, y pudieron determinar la masa efectiva del electrón y el agujero individualmente.

Los investigadores asumieron previamente que habría simetría en masa, pero, Shi dijo, el equipo de Rensselaer encontró que estas medidas eran significativamente diferentes.

"Hemos desarrollado mucho conocimiento sobre los TMDC ahora, "Dijo Shi." Pero para diseñar un dispositivo electrónico u optoelectrónico, es fundamental conocer la masa efectiva de los electrones y huecos. Este trabajo es un paso sólido hacia ese objetivo ".