Международная команда физиков под руководством ученых санкт-петербургского университета ИТМО научилась создавать квазичастицы экситоны, переходную форму между фотонами и электронами, и с их помощью записывать информацию при комнатной температуре.

Для упрощения описания комплексных эффектов в квантовой механике ученые ввели понятие квазичастиц. Одна из них, экситон, это связанное состояние «электрон-дыра», которое обеспечивает передачу энергии между фотонами и электронами. С его помощью можно было бы создать фундаментально новый класс устройств, более компактных и энергетически эффективных. Однако, все образцы аппаратов с экситонами либо работают только при низкой температуре, либо сложны в производстве.

Ученые Санкт-Петербурга, Лейпцига и Эйндховена смогли создать экситоны при комнатной температуре, изменяя параметры света, и управлять квазичастицами со сверхвысокой чувствительностью в несколько сотен фемтосекунд. Кроме того, они разработали простой метод записи данных с их помощью, применив металл-органические каркас (МОК), между слоями которого действуют ван-дер-ваальсовые силы.

Физики научились активировать экситионы, меняя расстояние между слоями.

«Мы локально нагрели кристалл лазером. В месте облучения слои соединились, и люминесценция экситонов прекратилась, тогда как остальной кристалл светился. Это означало, что мы записали 1 бит информации, и запись в виде темного пятна сохранялась несколько дней. Для стирания записи достаточно было поместить МОК в ту же органическую жидкость, которая заполняет пространство между слоями», — рассказывает Валентин Миличко, первый автор статьи.

Ученые считают, что в будущем могут с помощью экситонов записывать информацию в виде единиц и нулей, и надеются, что экситоны позволят создавать компактные оптоэлектронные устройства для быстрой записи и обработки оптических сигналов, сообщает EurekAlert.

Существование новой квазичастицы экспериментально доказали физики Института науки и техники Австрии под руководством Михаила Лемешко. Эти ангулоны действительно формируются, когда молекула погружается в сверхтекучий гелий, что позволяет быстро и просто описать вращение молекул в растворе.