Illinois Üniversitesi‘ndeki araştırmacılar heyecan verici bir bulgu – yeni bir madde biçimi keşfi – (excitonium) bildirdi. 

Bu malzeme, bir maddenin bir süper akışkan, süper iletken veya hatta bir yalıtıcı elektronik kristal gibi davranmasına izin verebilen bir tür boya ve birleşik parçacıktan oluşuyor.

 Fizik profesörü Peter Abbamonte ve ekibi, Illinois, Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley ve University of Amsterdam‘daki meslektaşları ile birlikte çalışarak 50 yıldan fazla teoriye tabi tutulan bu garip ve gizemli maddenin varlığını bir kez kanıtlamak için birlikte çalıştılar. Science dergisinde excitonium tespit ettiklerini açıkladılar. 

Excitonium, dışarıdaki elektronları ve bıraktıkları “delikleri” birleştirirken elde ettiğiniz şey olan excitonlardan oluşan bir kondensattır. Bu ilginç kuantum-mekanik eşleştirme mümkündür, çünkü yarı iletkenlerde bir atomdaki bir enerji seviyesinin kenarındaki elektronlar, sonraki enerji seviyesine atlayabilir ve bir önceki seviyede bir “delik” bırakabilir. Bu delik, pozitif yüklü bir parçacık gibi davranır ve kaçan negatif yüklü elektronu çeker. Excitonların varlığını ispatlamak için bu ekip bir geçiş metali olan dikalsiyojenit titanyum diselenid (1T-TiSe2) katkılı kristaller üzerinde çalıştı. 

Bugüne kadar, bilim adamları, excitonium veya başka bir maddenin safhasını tespit edip etmediklerini kesin olarak ayırt etmek için gerekli deney araçlarına sahip değildi. Bununla birlikte, yeni bir teknik kullanarak, bu araştırma ekibi, ivme ne olursa olsun, düşük enerjili katı partikülleri, eşlenmiş elektronları ve delikleri ilk defa toplu uyarılarla birlikte kesin olarak ölçmeyi başardı. 

Başka bir deyişle, exciton yoğunlaşmasının öncüsü olan bir yumuşak plasmon fazının ilk gözlemiydi. Abbamonte basın açıklamasında “Bu sonuç, kozmik bir öneme sahip” dedi. 

Harvard teorik fizikçi Bert Halperin tarafından 1960’larda ‘excitonium’ ortaya çıktığı için fizikçiler varlığını göstermeye çalıştılar. Teorisyenler, yalıtkan, mükemmel bir iletken veya süper akışkan olup olmayacağını tartıştılar. 1970’lerden beri birçok deneyist, excitoniumun varlığına dair kanıtlar yayınladı ancak bulguları kesin bir kanıt değil, geleneksel yapısal bir faz geçişiyle eşit derecede açıklanabildi.

Şimdi eksitonyumun var olduğu kanıtlandı ve deneyde somut olarak görüldü, özellikleri daha da araştırılabilir. 

Bir süper iletken ve süper akışkan olarak, bu malzeme mevcut teknolojileri ilerletmek için kullanılabilir. Buna ek olarak, kuantum mekaniği anlayışımızı yönlendiren ve şekillendiren kuantum fenomen analiz edildiğinden, bu araştırma mevcut kuantum bulmacalarını daha da gizemli hale getirmeye yardımcı olabilir. Ancak bu uygulamalar, özellikle pratik teknolojilerdeki uygulamalar, bu noktada tamamen spekülatiftir. 

Geleceğin excitonium için ne getireceğini tam olarak tahmin etmek imkansız, ancak  bunun şimdiye kadar olduğundan daha fazla potansiyele sahip olduğunu kesinlikle biliyoruz. 

Kaynak: 1