Ein „Superkleber“ aus Photonen für negativ geladene Teilchen

Ein internationales Forscherteam hat entdeckt, dass Photonen die elektrostatische Abstoßung zwischen negativ geladenen Teilchen ausgleichen können.

Photonen (die Teilchen, aus denen Licht besteht) lassen sich nutzen, um negativ geladene Teilchen zusammenzuhalten. Das ist die Entdeckung eines internationalen Forscherteams. An der Studie beteiligt waren das Materials Workshop Institute (Cnr-Iom) in Triest, das Nationale Institut für Optik (Cnr-Ino) in Trient und das Institut für Photonik und Nanotechnologien (Cnr-Ifn). Das Projekt wird von zwei jungen italienischen Wissenschaftlern geleitet. Giorgio Biasol leitete die Gruppe, die sich mit dem Wachstum von Quantentopfstrukturen mit der MBE-Technik (Molekularstrahlepitaxie) befasste, während Iacopo Carusotto für den Entwurf des Experiments verantwortlich war. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht. Üblicherweise stoßen sich Teilchen mit negativer Ladung ab (während sich Teilchen mit positiver und negativer Ladung anziehen). Die Forscher haben stattdessen entdeckt, dass Photonen als eine Art „Superkleber“ dienen können, der die elektrostatische Abstoßung ausgleicht und negativ geladene Teilchen zusammenhält.

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Ein „Superkleber“ aus Photonen für negativ geladene Teilchen

Die Forscher haben eine neue Form von Materie identifiziert, das Photon Bound Exciton. „Dieses Experiment“, erklärte der Koordinator Giorgio Biasol in einem Interview, „bestätigte, was im Licht des photoelektrischen Effekts zu erwarten war, für dessen Entdeckung Einstein 1921 den Nobelpreis erhielt, und zeigt im Wesentlichen die Möglichkeit, neue künstliche Atome zu entwerfen, wodurch sich die Liste der für wissenschaftliche und technologische Anwendungen verfügbaren Materialien erheblich erweitert, insbesondere für photonische Bauelemente. Es eröffnet die Möglichkeit, Licht als eine Art subatomares Scharnier zu nutzen, das Elektronen aneinander binden kann, um neue, atomähnliche Objekte zu schaffen.“ Aber wie kam es zu der Entdeckung? „Zuerst haben wir dieses nanometrische Bauelement synthetisiert“, erklärt Biasol. „Dann haben wir es zwischen zwei goldene Spiegel eingeschlossen, die die Photonen einfingen und die Lichtenergie in der Nähe der Elektronen bündelten, wodurch die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie stark zunahm. So wurde beobachtet, dass ein Elektron im Quantentopf gefangen bleibt, gebunden an die anderen negativ geladenen Elektronen, in einer neuen, durch das Photon stabilisierten elektronischen Konfiguration.“

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