Rutgers och andra fysiker har upptäckt en exotisk form av elektroner som snurrar som planeter och kan leda till framsteg inom belysning, solceller, lasrar och elektroniska displayer.

Det kallas en "kiral yta exciton, "och den består av partiklar och antipartiklar bundna ihop och virvlar runt varandra på ytan av fasta ämnen, enligt en studie i Förfaranden från National Academy of Sciences .

Chiral hänvisar till enheter, som dina högra och vänstra händer, som matchar men är asymmetriska och kan inte läggas på sin spegelbild.

Excitoner bildas när intensivt ljus lyser på fasta ämnen, sparkar negativt laddade elektroner ur sina fläckar och lämnar positivt laddade "hål, "enligt huvudförfattaren Hsiang-Hsi (Sean) Kung, en doktorand i fysikprofessor Girsh Blumbergs Rutgers laserspektroskopi-laboratorium vid Rutgers University-New Brunswick.

Elektronerna och hålen liknar snabbt snurrande toppar. Elektronerna "spiraliserar" så småningom mot hålen, utplåna varandra på mindre än en biljonjon sekund medan de avger ett slags ljus som kallas "fotoluminescens". Denna upptäckt har tillämpningar för enheter som solceller, lasrar och TV och andra skärmar.

Forskarna upptäckte kirala excitoner på ytan av en kristall som kallas vismutselenid, som kan massproduceras och användas i beläggningar och andra material inom elektronik vid rumstemperatur.

"Vismutselenid är en fascinerande förening som tillhör en familj av kvantmaterial som kallas" topologiska isolatorer, säger seniorförfattaren Blumberg, professor vid Institutionen för fysik och astronomi vid Institutionen för konst och vetenskap. "De har flera kanaler på ytan som är mycket effektiva för att leda elektricitet."

Dynamiken i kirala excitoner är ännu inte klar och forskarna vill använda ultrasnabb bildbehandling för att ytterligare studera dem. Kirala yta excitoner kan också finnas på andra material.