Erinnern Sie sich an Schrödingers Katze, die gleichzeitig lebendig und tot war? Nun, jetzt haben wir Ihnen etwas noch Seltsameres zu sagen. Der Exzitonen, Quantenteilchen, die bereits ein bizarres Verhalten zeigen, haben gerade Eigenschaften gezeigt, die sich jeder bekannten Kategorisierung entziehen. Es ist, als hätten wir eine neue Teilchenart entdeckt, die nicht den Regeln folgt, die wir für universell hielten.
Was sind Exzitonen, einfach erklärt
Ein Exziton ist ein physikalisches Phänomen, das auftritt, wenn ein Material Energie absorbiert, typischerweise in Form von Licht. Einfach ausgedrückt handelt es sich um ein Paar, das aus einem Elektron und einem „Loch“ (dem vom Elektron hinterlassenen leeren Raum) besteht, die durch eine elektrische Kraft miteinander verbunden bleiben. Wenn Licht auf einen Halbleiter oder ein isolierendes Material trifft, wird ein Elektron aus seiner normalen Position gedrückt und hinterlässt leeren Raum. Obwohl das Elektron und das Loch getrennt sind, halten sie eine Art Bindung aufrecht, als wären sie durch ein unsichtbares Gummiband verbunden. Dieses Paar kann sich energietragend durch das Material bewegen.
Exzitonen sind vorübergehende Zustände: Früher oder später kehrt das Elektron in seine ursprüngliche Position zurück und verbindet sich wieder mit dem Loch. Dabei wird Energie in Form von Licht freigesetzt. Dieser Prozess ist für den Betrieb vieler moderner Technologien von grundlegender Bedeutung, von LEDs bis hin zu Solarzellen, bei denen das Exzitonenmanagement für die Effizienz der Geräte von entscheidender Bedeutung ist.
Die Entdeckung, die die Regeln in Frage stellt
Das Team von Brown University Er hat etwas wirklich Geniales getan. Die Forscher erstellten eine Struktur aus zwei Schichten Graphen (das schreckliche, viel geschmähte Graphen, ein zweidimensionales Material so dick wie ein Atom), getrennt durch einen isolierenden Kristall hexagonales Bornitrid.
Am aufregendsten ist, dass diese Entdeckung die Tür zu neuen Grenzen für die zukünftige Forschung öffnet, unser Verständnis der Grundlagenphysik vertieft und neue Möglichkeiten im Bereich des Quantencomputings eröffnet.
Jia li, außerordentlicher Professor für Physik an der Brown University.
Exzitonen, ein rebellisches „Quantenverhalten“.
Die vom Team beobachteten Exzitonen erwiesen sich als echte Rebellen der Quantenwelt. Im Allgemeinen werden Partikel in zwei Hauptkategorien unterteilt: i Bosonen, die es lieben, zusammen im selben Quantenzustand zu sein, ei Fermionen, die lieber Abstand halten. Aber diese neuen gebrochenen Exzitonen scheinen diese Regeln nicht respektieren zu wollen und verhalten sich ein bisschen wie das eine und ein bisschen wie das andere.
zweite Naiyuan Zhang, Hauptautor der in veröffentlichten Studie Natur (dass ich dich hier verlinke) könnte diese Entdeckung revolutionäre Auswirkungen auf die Zukunft des Quantencomputings haben. Bruchteile Exzitonen könnten zur Speicherung und Manipulation von Informationen auf völlig neue Art und Weise genutzt werden, was die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit drastisch erhöht Quantencomputer.
Eine neue Grenze zum Erkunden
DE Feldman, Co-Autor der Studie, brachte seine Begeisterung sehr deutlich zum Ausdruck:
Es ist, als ob wir den Finger direkt am Knopf der Quantenmechanik hätten. Es ist ein Aspekt der Quantenmechanik, den wir bisher nicht kannten oder zumindest nicht wertschätzten.
Das Team plant bereits neue Studien, um besser zu verstehen, wie diese besonderen Exzitonen miteinander interagieren und wie wir sie effektiv kontrollieren können. Was soll ich sagen: aufregende Neuigkeiten (haben Sie Geduld).
