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Des chercheurs capturent des trios de particules insaisissables à température ambiante

Les chercheurs ont trouvé un moyen de piéger et d’étudier des trios de particules insaisissables appelés trions à température ambiante.

Auparavant, les trions ne pouvaient être étudiés que dans des conditions super-refroidies. Ces trios se composent soit de deux électrons et d’un trou d’électrons (un espace dans la structure électronique qu’un électron pourrait remplir, mais où il n’y a pas d’électrons), soit de deux trous et d’un électron. Ils ne sont que faiblement liés, ce qui signifie qu’ils se désagrègent rapidement – ce n’est pas une aubaine pour les chercheurs qui tentent de les étudier pour des applications en informatique quantique et en électronique.

Désormais, les scientifiques dirigés par YuHuang Wang, chimiste à l’Université du Maryland, ont trouvé un moyen de stabiliser les trions à température ambiante.

« Ce travail rend la synthèse des trions très efficace et fournit une méthode pour les manipuler d’une manière que nous n’avions pas pu faire auparavant », a déclaré Wang dans un communiqué. « Avec la capacité de stabiliser et de piéger les trions, nous avons le potentiel de construire un système très propre pour étudier les processus régissant les diodes électroluminescentes et le photovoltaïque et pour développer des technologies de l’information quantique. »

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Pour piéger les trions, les chercheurs ont commencé avec des nanotubes de carbone à paroi unique, puis ont utilisé une réaction chimique pour créer de minuscules défauts dans les parois du tube. Ces défauts piègent les particules chargées. Pour créer ces particules chargées, les chercheurs ont dirigé des photons, ou particules de lumière, sur les nanotubes. Ces photons ont excité les électrons dans les nanotubes hors de leur état d’énergie le plus bas, connu sous le nom d’état fondamental, laissant un trou d’électrons derrière eux. La combinaison de l’électron et du trou s’appelle un exciton. Les excitons se sont alors retrouvés piégés – aux côtés d’électrons libres (ceux qui étaient sortis de leur état fondamental) – dans les défauts sur les parois du tube, se liant ensemble en trions de deux électrons et d’un trou.

Les photons ont également permis aux chercheurs d’observer ces trions piégés. Lorsque les trions piégés se désintègrent ou s’effondrent, ils libèrent un photon, créant un flash de luminescence à une longueur d’onde révélatrice que les chercheurs pourraient détecter et identifier. L’expérience a donné des trions sept fois plus brillants et 100 fois plus durables que les trions observés dans des expériences surrefroidies.

Le niveau d’énergie du trion est contrôlé par le puits dans la paroi du nanotube, et les chercheurs peuvent manipuler les caractéristiques du puits, a déclaré Wang. Cela signifie qu’ils peuvent également contrôler l’énergie et la stabilité des trions, modifiant les propriétés atomiques comme la charge et le spin électronique. Ceci, à son tour, pourrait être utilisé dans des applications telles que le photovoltaïque ou la conversion de la lumière en énergie.

Publié à l’origine sur 45secondes.fr.

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