В металле впервые обнаружены экситоны

Американские ученые вместе с коллегами из Сербии впервые нашли в металле экситон – водородоподобная квазичастица, представляющая собой электронное возбуждение в диэлектрике или полупроводнике, мигрирующее по кристаллу и не связанное с переносом электрического заряда и массы.

Ученые исследовали взаимодействие света и материи: электромагнитной волны, падающей на серебряный кристалл. На поверхности серебряной пластины им удалось зафиксировать долгоживущее экситонное состояние, превышающее стандартное для металлов в 100 раз. Сербские ученые  предсказали теоретически такое время жизни экситона, а специалисты из США  смогли наблюдать квазичастицу в эксперименте.

До сих пор считалось, что в толще металла обычное экситонное возбуждение  может длиться около одной десятой квадриллионной секунды, что затрудняет его наблюдение. В системе наименования чисел с короткой шкалой квадриллион – это число с 15 нулями.

В ходе исследования ученые использовали специальную технику многомерной когерентной спектроскопии: методы спектроскопии ядерного магнитного резонанса трансформируются в спектроскопию видимого, ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов излучения. В этих целях авторы исследования использовали лазер, который облучал пластинку электромагнитными импульсами длительностью 15 фемтосекунд.

Экситон – водородоподобная квазичастица, представляющая собой электронное возбуждение в диэлектрике или полупроводнике, мигрирующее по кристаллу и не связанное с переносом электрического заряда и массы. Экситоны важны в процессах фотосинтеза и преобразованиях энергии в фотоэлементах.

Ранее экситонные возбуждения наблюдались только в диэлектриках и полупроводниках.