Te kwazicząstki są pokłosiem oddziaływania kulombowskiego zachodzącego między elektronami i dziurami. Obserwacje poświęcone ekscytonom były prowadzone w magnesach van der Waalsa, a wnioski płynące ze zorganizowanych eksperymentów zaprezentowano niedawno na łamach Nature Communications.
Czytaj też: Rekordowo ciężkie jądro antymaterii. Historyczny sukces toruje drogę do wielkich zagadek wszechświata
Dokonany przełom powinien zaowocować postępami dotyczącymi lepszego zrozumienia zależności między właściwościami optycznymi i magnetycznymi wspomnianych materiałów. W długofalowej perspektywie otwiera to drzwi do powstania zupełnie nowych technologii, na przykład wykorzystujących magnetyzm na potrzeby przechowywania informacji.
W centrum zainteresowania członków zespołu badawczego znalazł się materiał znany jako NiPS3. Trisiarczek niklu fosforu został szczegółowo przebadany z wykorzystaniem instrumentu NSLS-II, czyli National Synchrotron Light Source II. Urządzenie to emituje intensywne wiązki promieniowania rentgenowskiego i może służyć do badania różnego rodzaju próbek.
Naukowcy związani z Brookhaven National Laboratory prowadzili obserwacje poświęcone zachowaniu ekscytonów w tzw. magnesach van der Waalsa
Wykrycie ekscytonów w obrębie magnesów van der Waalsa stanowi bardzo ważny krok w badaniach poświęconych tym materiałom. Fizycy mówią o wyraźnym związku między wspomnianymi kwazicząstkami a strukturą magnetyczną. Pozwala to wyobrazić sobie scenariusz, w którym ekscytony podlegają kontroli z wykorzystaniem magnetyzmu. I choć już wcześniej pojawiły się sugestie wskazujące na ruch ekscytonów w NiPS3, to dopiero teraz udało się zgromadzić dowody, które to potwierdzają.
Kluczowym aspektem przeprowadzonych badań okazało się wdrożenie metody znanej jako RIXS. Za jej sprawą naukowcy ze Stanów Zjednoczonych byli w stanie z wysoką rozdzielczością obrazować zachowanie ekscytonów. Wśród pytań, na które szukali odpowiedzi, wymieniają kwestie odnoszące się do podstawowej natury ekscytonu oraz jego oddziaływań z magnetyzmem.
Czytaj też: Odkrycie boskiej cząstki było rewolucją w fizyce. Teraz naukowcy mówią, że to nie koniec
Jednym z wniosków wyciągniętych przez autorów wspomnianego artykułu było to, że powstawanie i rozprzestrzenianie się ekscytonów w krysztale podlega regule wymiany Hunda. Za jej sprawą określana jest energia różnych konfiguracji spinu elektronowego, a w przypadku opisywanego materiału rzutuje to na energię niezbędną do powstania ekscytonu. Poza tym członkowie zespołu badawczego odnotowali, iż ekscyton rozprasza się w krysztale na podobnej zasadzie jak ma to miejsce w przypadku kwazicząstki zwanej podwójnym magnonem.
