Wetenschappers hebben ontdekt dat een loodrecht magnetisch veld ervoor zorgt dat elektrisch neutrale quasideeltjes (excitonen) in halfgeleiders zich gedragen als elektronen in het Hall-effect. Deze ontdekking zal onderzoekers helpen om de fysica van excitonen en Bose-Einstein-condensaten te bestuderen.

Het Hall-effect kan worden bereikt door een magnetisch veld aan te leggen in een richting loodrecht op de stroom van een halfgeleider of een metalen plaat. In dit geval, alle elektronen zullen naar één kant afbuigen, die een negatieve lading zal accumuleren, terwijl de andere kant een positieve lading heeft. Dit resulteert in spanning tussen de rechter en linker eindvlakken van de plaat.

ITMO-natuurkundigen hebben onlangs een soortgelijk effect ontdekt, maar dan voor excitonen, samengestelde neutrale quasideeltjes. Het treedt op wanneer een laser een halfgeleiderplaat van galliumarsenide aantast, bijvoorbeeld, in aanwezigheid van een magnetisch veld. Het nieuwe fenomeen werd het abnormale exciton Hall-effect genoemd.

"Als je een dunne streep van een halfgeleidermateriaal neemt en het onder een laserstraal onder de juiste hoek legt, je creëert een gerichte stroom van excitongas. Door een loodrecht magnetisch veld op deze film aan te leggen, je zult de excitonwolk naar één kant laten afbuigen. En dit is een volledig analoog van het Hall-effect, maar voor neutraal geladen composiet quasideeltjes, " legt Valerii Kozin uit, een doctoraat student aan ITMO's Faculty of Physics and Engineering.

Dit effect zal onderzoekers helpen om heldere en donkere excitonen te scheiden. Wanneer excitongas wordt gevormd, sommige excitonen kunnen licht uitstralen zodra het elektron terugkeert naar zijn plaats. Dergelijke quasideeltjes worden heldere excitonen genoemd. Andere excitonen verdwijnen zonder lichtemissie - dit zijn donkere excitonen. Hoewel het bijzonder moeilijk is om ze te bestuderen en te verkrijgen omdat beide soorten quasideeltjes gelijktijdig worden gecreëerd, de voorgestelde methode voor het scheiden van heldere excitonen van donkere zal dit probleem met succes oplossen.

Valerii Kozin geeft toe dat het onwaarschijnlijk is dat het ontdekte effect zo wijdverbreid zal zijn als Hall-effecttechnologieën die worden gebruikt in smartphones, maar het kan zeer waardevol zijn voor wetenschappers die excitonen bestuderen. Vooral, het zal de studie van zulke verbluffende en complexe toestanden van materie als Bose-Einstein-condensaten aanzienlijk vereenvoudigen.