USTC zbulon dinamikën e tranzicionit të eksitonit të ndritshëm-errësirë në një material gjysmëpërçues
Një ekip hulumtues i udhëhequr nga Prof. tranzicioni në anatase TiO 2 . Gjetjet e tyre janë publikuar në Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ekcitonet, kuazi-grimcat e formuara nga lidhja e elektroneve dhe vrimave në sistemet e lëndës së kondensuar nëpërmjet ndërveprimit të Kulombit, shfaqin veti të dallueshme si eksitone të ndritshme dhe të errëta. Ndërsa eksitonët e ndritshëm lidhen drejtpërdrejt me dritën dhe luajnë një rol kryesor në përthithjen e dritës, eksitonët e errët, me jetëgjatësinë e tyre relativisht më të gjatë, kanë rëndësi në përpunimin kuantik të informacionit, kondensimin Bose-Einstein dhe grumbullimin e energjisë së dritës.
Ky studim, me ndihmën e GW plus ekuacionin Bethe-Salpeter në kohë reale të kombinuar me dinamikën molekulare joadiabatike (GW + rtBSE- NAMD), hulumtoi dinamikën e formimit se si ngacmuesit optikisht të ndritshëm me eksitonet e errëta të lidhura fort nga momenti i ndaluar. në anatase TiO 2 , një material gjysmëpërçues i njohur për aftësitë e tij të jashtëzakonshme për thithjen e dritës dhe aftësinë e tij për të aktivizuar eksitone të shndritshëm nën ngacmimin e dritës. Ndërkohë, për shkak të natyrës së boshllëkut indirekt të materialit, ngacmuesit e ndritshëm në fund pushojnë në skajet e brezit, duke formuar eksitone të errët.
Tranzicioni i eksitonit të shndritshëm në errësirë shfaqi një rrugë të re duke marrë parasysh efektet e shumë trupave brenda eksitoneve – ndërveprimin midis elektroneve dhe vrimave. Ky zbulim zbuloi një afat kohor të zgjatur për procesin e tranzicionit, ku eksitonët e ndritshëm shndërrohen në eksiton të errët brenda përafërsisht 100 femtosekonda, disa herë më shpejt se sa kuptohej më parë. Në mënyrë thelbësore, efektet me shumë trupa brenda eksitoneve luajtën një rol kryesor gjatë këtij tranzicioni.
Ky studim hedh dritë mbi mënyrën se si dinamika eksitonike e materialeve gjysmëpërçuese ndikohet nga ndërveprimet e shumë trupave, duke ofruar njohuri thelbësore për dizajnimin e pajisjeve të bazuara në dritë dhe materialeve të energjisë. Ai gjithashtu ilustron përpjekjet bashkëpunuese dhe qasjet inovative llogaritëse në zbulimin e dinamikës së ndërlikuar të eksitoneve, duke hapur rrugën për përparime në shkencën dhe teknologjinë materiale.