Scienza “eccitata” per la scoperta dell’eccitonium, una nuova forma di materia

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.

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.