أضواء على الأبحاث

علم خواص المادة: طبقات الكربون تولِّد الإكسيتونات

  • Published online:

رصد فيزيائيون ظواهر تشبه الجسيمات، تُسمَّى إكسيتونات في طبقات مكدسة من ذرات الكربون.

إن الإكسيتون هو اقتران إلكترون حُرّ، وفجوة موجبة الشحنة. يتوقع العلماء النظريون أن تُوجَد الإكسيتونات في طبقات الجرافين المزدوجة، وهي صفائح من الكربون، يبلغ سُمْكها ذَرَّة واحدة فقط، بيد أن صعوبة إنتاج عينات جرافين مناسِبة جعلت من الصعب رصد الإكسيتونات المتوقَّعة.

قام لونج جو ولي وانج - من جامعة كورنيل في إيثاكا في نيويورك - وزملاؤهما بوضع طبقة مزدوجة من الجرافين بين صفائح من عازل ثنائي الأبعاد. وعند تسليط الأشعة تحت الحمراء على الجهاز، رصد الباحثون تيارًا كهربائيًّا متدفقًا، عندما امتصت المادة موجات طولية محددة من الضوء، ما يدل على أنها أنتجت إكسيتونات انقسمت بعد ذلك إلى مكوناتها الفردية.

أظهر الباحثون أنه يمكنهم تغيير الطول الموجي للضوء الذي أنتج الإكسيتونات باستخدام مجال كهربائي. وتشير النتائج إلى طريقة لإنتاج كواشف بالأشعة تحت الحمراء، وأجهزة ليزر مصغّرة، يمكن أن تعمل عبر نطاق من الأطوال الموجية.

(Science 358, 907–910 (2017