Калифорнийским физикам удалось получить первую фотографию нового «вещества» — капли экситонной жидкости.
На фотографии, сделанной в инфракрасном диапазоне, изображен диск германия поперечником в 4 миллиметра. Из этого полупроводника изготавливаются многие транзисторы.
Экситон — это, как говорят ученые, связанное состояние электрона и «дырки». Как известно, в полупроводниковом веществе некоторые электроны свободны, то есть, оторваны от своих атомов.
На месте вылетевшего электрона остается положительно заряженная область, удивительно похожая по своим свойствам на настоящую частицу.
Эта область и называется дыркой. Обычно кинетическая энергия электронов настолько велика, что их взаимодействие с дырками практически незаметно, но при низких температурах это взаимодействие приводит к образованию «атомов» из электронов и дырок — экситонов. Слева на снимке светлая область — экситонная капля диаметром в 0,3 миллиметра.
При дальнейшем охлаждении экситонный газ конденсируется и образуется «вещество», обладающее и свойствами металла и свойствами жидкости. Оно, как и металлы, очень хорошо проводит электрический ток, течет, как жидкость, и имеет значительное поверхностное натяжение. Именно поверхностное натяжение и приводит к образованию экситонных капель.
Впервые на возможность образования капель экситонной жидкости обратил внимание советский физик, член-корреспондентАН СССР Л. В. Келдыш в 1968 году, а уже в 1969 году советские ученые обнаружили мелкие (диаметром от 2 до 10 микрометров) капельки этой жидкости в эксперименте. Но получить крупную каплю и сфотографировать ее удалось только совсем недавно.
Интересно, что экситонная жидкость собирается в областях наибольших внутренних напряжений — в эксперименте калифорнийских физиков за местом ее скопления находился винт, удерживающий оправу кристалла германия.