Em materiais sólidos, quando um elétron muda de posição sem outro para preencher seu lugar, pode aparecer um 'buraco' carregado positivamente, que é atraído pelo elétron original. Em situações mais complexas, o processo pode até resultar em aglomerados estáveis ​​de múltiplos elétrons e lacunas, cujos comportamentos dependem uns dos outros. Estranhamente, as massas de cada partícula dentro de um cluster podem ser diferentes de suas massas quando estão por conta própria. Contudo, os físicos ainda não estão totalmente claros como essas variações de massa podem afetar as propriedades gerais dos aglomerados em sólidos reais. Por meio de um estudo publicado em EPJ B , Alexei Frolov da University of Western Ontario, Canadá, revela que o comportamento de um tipo de aglomerado de três partículas apresenta uma relação distinta com a razão entre as massas de suas partículas.

Aglomerados de elétrons e lacunas já são conhecidos por afetar a absorção de luz por semicondutores, que agora são componentes-chave de muitas tecnologias modernas. A pesquisa de Frolov pode melhorar significativamente nossa compreensão desses materiais importantes, e também pode permitir aos pesquisadores explicar melhor detalhes menores em seus espectros ópticos e infravermelhos. Em seu estudo, Frolov considerou um cluster contendo dois elétrons com massas ordinárias, e um buraco que pode variar entre uma e duas massas de elétrons. Por meio de seus cálculos, comportamentos distintos surgiram, os quais exibiram relações claras com a razão entre a massa deste buraco mais pesado, e a de cada elétron mais leve.

Frolov baseou seus cálculos em torno dos princípios da mecânica quântica, que ele usou para derivar uma série de fórmulas para descrever a dependência de massa de aglomerados de três partículas com extrema precisão. Ele agora espera que essas fórmulas possam ser modificadas para descrever aglomerados contendo quatro ou mais partículas com massas variadas. Se alcançado, isso criaria novas oportunidades para entender e ajustar as propriedades de semicondutores reais em pesquisas futuras.