"Trion" pode soar como o nome de uma das partículas teóricas culpadas por atrapalhar as operações a bordo da nave estelar Enterprise.

Mas acredite ou não, trions são reais - e em breve podem desempenhar um papel fundamental em dispositivos eletrônicos. Os pesquisadores da Duke, pela primeira vez, identificaram alguns dos comportamentos dessas partículas únicas, um primeiro passo para colocá-los para trabalhar na eletrônica.

Trions são o que os cientistas chamam de "quasipartículas, "feixes de energia, carga elétrica e rotação que se movem dentro dos semicondutores.

"Trions exibem propriedades únicas que você não será capaz de encontrar em partículas convencionais como elétrons, buracos (cargas positivas) e excitons (pares elétron-buraco que são formados quando a luz interage com certos materiais), "disse Yusong Bai, um pós-doutorado no departamento de química da Duke. "Por causa de suas propriedades únicas, trions poderiam ser usados ​​em novos eletrônicos, como fotovoltaicos, fotodetectores, ou em spintrônica. "

Normalmente essas propriedades - energia, carga e spin - são transportados por partículas separadas. Por exemplo, excitons carregam a energia da luz que alimenta as células solares, e elétrons ou lacunas carregam a carga elétrica que aciona os dispositivos eletrônicos. Mas os trions são essencialmente partículas três em um, combinar esses elementos em uma única entidade - daí o "tri" em trion.

"Um trion é esse híbrido que envolve uma carga que se casa com um exciton para se tornar uma partícula exclusivamente distinta, "disse Michael Therien, o William R. Kenan, Professor Jr. de Química na Duke. "E a razão pela qual as pessoas estão entusiasmadas com os trions é porque eles são uma nova maneira de manipular o spin, cobrar, e a energia da luz absorvida, tudo simultaneamente. "

Até recentemente, os cientistas não deram muita atenção aos trions porque eles só podiam ser encontrados em semicondutores em temperaturas extremamente baixas - cerca de 2 Kelvin, ou -271 Celsius. Alguns anos atrás, pesquisadores observaram trions em nanotubos de carbono em temperatura ambiente, abrindo o potencial para usá-los em dispositivos eletrônicos reais.

Bai usou uma técnica de sondagem a laser para estudar como os trions se comportam em nanotubos de carbono cuidadosamente projetados e altamente uniformes. Ele examinou propriedades básicas, incluindo como são formadas, quão rápido eles se movem e quanto tempo eles vivem.

Ele ficou surpreso ao descobrir que, sob certas condições, essas partículas incomuns eram, na verdade, muito fáceis de criar e controlar.

"Descobrimos que essas partículas são muito estáveis ​​em materiais como nanotubos de carbono, que pode ser usado em uma nova geração de eletrônicos, "Bai disse." Este estudo é o primeiro passo para entender como podemos tirar proveito de suas propriedades únicas. "

A equipe publicou seus resultados em 8 de janeiro no Proceedings of the National Academy of Sciences .