Sciencemag.cz
Doporučujeme
Dimenzí se zde myslí, zda jde o 1D, 2D nebo 3D materiály. A v případě excitonů hybridní dimenze znamená, že něco jiného platí pro elektrony a něco jiného pro na ně navázané díry.
Sloučeninu s celkem podivným chemickým vzorcem SiP2 nyní vědci připravili v podobě vrstevnatého materiálu, kde atomy uvnitř vrstvy jsou vázány silnými kovalentními vazbami, ale jednotlivé vrstvy mezi sebou pouze slabými van der Waalsovými silami (prostě obdoba běžného grafitu, nic zvláštního). V materiálu ale mají účinkem laseru vznikat už celkem unikátní 1D řetězce atomů fosforu, podél nichž se lokalizují i stavy elektronů.
Samotný exciton je kvazičástice složená z excitovaného elektronu a díry, která po něm zůstala, vše je ovšem stále k sobě vázáno. Vědci z čínských Nanjing University a Beihang University a Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter v Hamburku pak zjistili, že excitony v SiP2 jsou celkem unikátní – elektrony mají dimenzi 1D, díry 2D (poznámka: tj. asi že elektrony z „plochy“ přeskákaly do 1D pásu). Hybridní dimenzionalitu excitonu se podařilo pozorovat vůbec poprvé. Tyto excitony pak mají další zajímavé vlastnosti, např. silně interagují s vibracemi krystalové mřížky, což je pak vidět i ve spektrální analýze (vznik zvláštního vedlejšího píku vedle hlavního excitonového píku). Takový jev byl dosud zaznamenán v uhlíkových nanotrubičkách nebo monovrstvách dichalkogenidů přechodných kovů, u SiP2 se ovšem vyskytuje napříč celým objemovým materiálem.
Autoři výzkumu chtějí dále vytvářet i složitější částice s hybridní dimenzionalitou a také se soustředit na triony (kvazičástice složené ze dvou elektronů a jedné díry, nebo naopak).
Ling Zhou et al, Unconventional excitonic states with phonon sidebands in layered silicon diphosphide, Nature Materials (2022). DOI: 10.1038/s41563-022-01285-3
Zdroj: Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter / Phys.org
