Topologiczne plekscytony to nowy typ quasi-cząstek mających znacznie usprawnić przepływ energii w ogniwach fotowoltaicznych oraz małych, nanoskalowych, obwodach fotonicznych. Na ich istnienie i możliwość wykorzystania wpadli badacze z UC San Diego, MIT oraz Harvard University.

Wcześniej wykorzystywano już powszechnie właściwości innych quasi-cząstek, takich jak plazmony oraz ekscytony. Te pierwsze to, w dużym uproszczeniu, kwanty oscylacji plazmy, natomiast drugie są kwazicząstką opisującą oddziaływanie elektronu z dziurą, która powstała na skutek jego wzbudzenia.

Amerykanie zauważyli, że chociaż obie quasi-cząstki są stosunkowo nietrwałe, to można wykorzystać możliwość ich przechodzenia jedna w drugą. Taki stan oscylacji pomiędzy plazmonem oraz ekscytonem nazwali oni plekscytonem. Ten nowy wynalazek doskonale sprawdza się w przenoszeniu ładunku w procesie zwanym EET (exciton energy transfer – ekscytonowy transfer energii).

Dzięki zastosowaniu plekscytonów udało się zwiększyć odległość na jaką działa EET z około 100 nm do… 20 tysięcy nm (20μm), a więc aż dwustukrotnie. Niestety, przenoszenie ładunku za pomocą plekscytonów, choć oferuje transfer na duże odległości, to jest bardzo nieprecyzyjne. Jak bardzo? Kompletnie nie wiadomo w którą stronę po drucie on pobiegnie…

Na szczęście Amerykanom udało się znaleźć lekarstwo na niesforną naturę plekscytonów. Jest nim zastosowanie w roli podłoża izolatora topologicznego. Te ciekawe materiały są w swoim przekroju izolatorami, natomiast mogą przewodzić prąd po powierzchni. Ich zastosowanie sprawia, że elektrony puszczone w ruch w określonym kierunku nie zmienią swojego raz obranego zwrotu. Tak właśnie wymyślone topologiczne plekscytony mają, według swoich twórców, przynieść znaczną poprawę przepływu prądu w fotonice.

[źródło i grafika: gizmag.com]

Spodobał Ci się ten artykuł? Podaj dalej!