Gli scienziati hanno provato l’esistenza di una nuova forma di materia chiamata eccitonium, che fu teorizzata per la prima volta quasi 50 anni fa. I ricercatori dell’Università della California e dell’Università dell’Illinois hanno studiato i cristalli non artefatti di un diseleniuro di titanio-carbossimetalico di transizione (1T-TiSe2).

L’eccitonium esibisce fenomeni quantici macroscopici, come un superconduttore, ed è costituito da eccitoni, particelle che si formano in un accoppiamento meccanico molto strano. Quando un elettrone, in una banda di valenza ricca di elettroni in un semiconduttore, si eccita e “salta” oltre il gap energetico verso la banda di conduzione altrimenti vuota, lascia un “buco” nella banda di valenza. Quel buco si comporta come se fosse una particella con carica positiva e attira l’elettrone sfuggito. Quando l’elettrone fuoriuscito con la sua carica negativa si allinea al buco, i due formano una particella composita, ovvero un bosone – un eccitone.

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Il team statunitense ha utilizzato una nuova tecnica chiamata spettroscopia di perdita di energia a elettroni (M-EELS) per eseguire lo studio. Con la sua nuova tecnica, il gruppo è stato in grado di misurare le eccitazioni collettive delle particelle bosoniche a bassa energia, gli elettroni e i fori associati. “Da quando il termine ‘excitonium’ è stato coniato negli anni ’60 dal fisico teorico di Harvard Bert Halperin, i fisici hanno cercato di dimostrare la sua esistenza“, ha detto Peter Abbamonte, professore all’Università dell’Illinois. “I teorici hanno discusso se questo sia un isolante, un conduttore perfetto o un superfluido – con alcune argomentazioni convincenti su tutti i fronti”, ha aggiunto il ricercatore.

I risultati, pubblicati sulla rivista Science, sono molto promettenti e utili per sbloccare ulteriori misteri della meccanica quantistica, come affermano gli stessi ricercatori.