Топологические плекситоны — рождённые на стыке технологий

В статье, вышедшей в последнем номере Nature Communications, группа физиков и инженеров из Калифорнийского университета (UC San Diego), MIT и Гарварда сообщила о создании так называемых «топологических плекситонов». Эти переносящие энергию квазичастицы являют пример взаимопроникновения различных областей науки и технологии. По мнению авторов они станут интегральной частью солнечных батарей нового типа и устройств нанофотоники.

Плекситоны получаются в результате гибридизации экситонов в молекулярных кристаллах с коллективными возбуждениями электронов в металлах (плазмоны). От экситонов их выгодно отличает дальность переноса энергии, увеличивающаяся в две тысячи раз — с 10 нм до 20 мкм. Однако, основная проблема плекситонов, мешающая их практическому применению, это ненаправленность распространения. Решить её сводной команде исследователей удалось использовав концепцию топологических изоляторов.

Эти материалы являются хорошими диэлектриками, но на границах ведут себя как идеальные одномерные металлические проводники. Характерное свойство топологических изоляторов — нечувствительность электронов к дефектам материала, они распространяются как будто препятствий не существует.

Плекситоны в отличие от электронов не имеют электрического заряда, но, как установили ученые, в топологических изоляторах сохраняют свойство направленности. Это позволит в дальнейшем конструировать плекситонные переключатели, обеспечивающие селективную пересылку энергии между различными компонентами солнечных батарей или оптических сенсоров.