Cuando las partículas se unen en el espacio libre, normalmente crean átomos o moléculas. Sin embargo, se pueden producir estados de unión mucho más exóticos dentro de objetos sólidos.
Los investigadores de TU Wien ahora han logrado utilizar esto: los llamados "complejos de excitones de partículas múltiples" se han producido aplicando pulsos eléctricos a capas extremadamente delgadas de material hecho de tungsteno y selenio o azufre. Estos grupos de excitones son estados de unióncompuesto de electrones y "agujeros" en el material y se puede convertir en luz. El resultado es una forma innovadora de diodo emisor de luz en el que la longitud de onda de la luz deseada se puede controlar con alta precisión. Estos hallazgos se han publicado ahoraen el diario Comunicaciones de la naturaleza.
Electrones y agujeros
En un material semiconductor, la carga eléctrica puede transportarse de dos maneras diferentes. Por un lado, los electrones pueden moverse directamente a través del material de átomo a átomo, en cuyo caso llevan carga negativa con ellos. Por otro lado, si unFalta un electrón en algún lugar del semiconductor, ese punto estará cargado positivamente y se lo denominará "agujero". Si un electrón se mueve hacia arriba desde un átomo vecino y llena el agujero, a su vez deja un agujero en su posición anterior. De esa manera,Los agujeros pueden moverse a través del material de manera similar a los electrones pero en la dirección opuesta.
"En ciertas circunstancias, los agujeros y los electrones pueden unirse entre sí", dice el profesor Thomas Mueller, del Instituto de Fotónica Facultad de Ingeniería Eléctrica y Tecnología de la Información en TU Wien. "Similar a cómo un electrón orbita el átomo atómico cargado positivamentenúcleo en un átomo de hidrógeno, un electrón puede orbitar el agujero cargado positivamente en un objeto sólido "
Son posibles estados de enlace aún más complejos: los llamados triones, biexcitones o quintones que involucran a tres, cuatro o cinco socios de enlace. "Por ejemplo, el biexcitón es el equivalente de excitón de la molécula de hidrógeno H2", explica Thomas Mueller.
capas bidimensionales
En la mayoría de los sólidos, tales estados de unión solo son posibles a temperaturas extremadamente bajas. Sin embargo, la situación es diferente con los llamados "materiales bidimensionales", que consisten solo en capas delgadas como átomos. El equipo de TU Wien, cuyos miembrosTambién incluido Matthias Paur y Aday Molina-Mendoza, ha creado una estructura sándwich ingeniosamente diseñada en la que una capa delgada de diselenuro de tungsteno o disulfuro de tungsteno está bloqueada entre dos capas de nitruro de boro. Se puede aplicar una carga eléctrica a este sistema de capa ultrafina.con la ayuda de electrodos de grafeno.
"Los excitones tienen una energía de unión mucho más alta en los sistemas de capas bidimensionales que en los sólidos convencionales y, por lo tanto, son considerablemente más estables. Los estados de unión simples que consisten en electrones y agujeros pueden demostrarse incluso a temperatura ambiente. Se pueden utilizar complejos de excitones grandesdetectado a bajas temperaturas ", informa Thomas Mueller. Se pueden producir diferentes complejos de excitones dependiendo de cómo se suministre energía eléctrica al sistema utilizando pulsos de voltaje corto. Cuando estos complejos se descomponen, liberan energía en forma de luz, que es como el nuevo desarrolloEl sistema de capas funciona como un diodo emisor de luz.
"Nuestro sistema de capa luminosa no solo representa una gran oportunidad para estudiar excitones, sino que también es una fuente de luz innovadora", dice Matthias Paur, autor principal del estudio. "Por lo tanto, ahora tenemos un diodo emisor de luz cuya longitud de onda puede serinfluenciado específicamente, y también muy fácilmente, simplemente cambiando la forma del pulso eléctrico aplicado "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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