Uma equipe de pesquisadores liderada por Sufei Shi, professor assistente de engenharia química e biológica no Rensselaer Polytechnic Institute, descobriu novas informações sobre a massa de componentes individuais que constituem uma quase-partícula promissora, conhecido como exciton, que pode desempenhar um papel crítico em futuras aplicações de computação quântica, melhor armazenamento de memória, e conversão de energia mais eficiente.

Publicado hoje em Nature Communications , o trabalho da equipe traz os pesquisadores um passo mais perto de avançar no desenvolvimento de dispositivos semicondutores, aprofundando sua compreensão de uma classe atomicamente fina de materiais conhecidos como dichalcogenetos de metal de transição (TMDCs), que foram observados por suas propriedades eletrônicas e ópticas. Os pesquisadores ainda precisam aprender muito sobre o exciton antes que os TMDCs possam ser usados ​​com sucesso em dispositivos tecnológicos.

Shi e sua equipe se tornaram líderes nessa busca, desenvolver e estudar TMDCs, e o exciton em particular. Excitons são normalmente gerados pela energia da luz e se formam quando um elétron carregado negativamente se liga a uma partícula de buraco carregada positivamente.

A equipe Rensselaer descobriu que dentro deste material semicondutor atomicamente fino, a interação entre elétrons e buracos pode ser tão forte que as duas partículas dentro de um exciton podem se ligar a um terceiro elétron ou partícula de buraco para formar um trion.

Neste novo estudo, A equipe de Shi foi capaz de manipular o material TMDCs para que a estrutura cristalina dentro de vibrasse, criando outro tipo de quasipartícula conhecido como fônon, que irá interagir fortemente com um trion. Os pesquisadores então colocaram o material dentro de um alto campo magnético, analisou a luz emitida pelos TMDCs a partir da interação do fônon, e foram capazes de determinar a massa efetiva do elétron e do buraco individualmente.

Os pesquisadores assumiram anteriormente que haveria simetria na massa, mas, Shi disse, a equipe Rensselaer descobriu que essas medidas eram significativamente diferentes.

"Desenvolvemos muito conhecimento sobre TMDCs agora, "Shi disse." Mas para projetar um dispositivo eletrônico ou optoeletrônico, é essencial saber a massa efetiva dos elétrons e buracos. Este trabalho é um passo sólido em direção a esse objetivo. "