I fasta material, när en elektron byter position utan att en annan fyller sin plats, ett positivt laddat "hål" kan uppstå som attraheras av den ursprungliga elektronen. I mer komplexa situationer, processen kan till och med resultera i stabila kluster av flera elektroner och hål, vars beteenden är beroende av varandra. Underligt, massorna av varje partikel inuti ett kluster kan skilja sig från deras massor när de är för sig själva. Dock, fysiker är ännu inte helt klara över hur dessa massvariationer kan påverka de övergripande egenskaperna hos kluster i verkliga fasta ämnen. Genom en studie publicerad i EPJ B , Alexei Frolov vid University of Western Ontario, Kanada, avslöjar att beteendet hos en typ av tre-partikelkluster visar ett distinkt förhållande med förhållandet mellan massorna av dess partiklar.

Kluster av elektroner och hål är redan kända för att påverka absorptionen av ljus av halvledare, som nu är nyckelkomponenter i många moderna tekniker. Frolovs forskning kan avsevärt förbättra vår förståelse av dessa viktiga material, och det kan också göra det möjligt för forskare att bättre förklara mindre detaljer i deras optiska och infraröda spektra. I hans studie, Frolov betraktade ett kluster som innehöll två elektroner med vanliga massor, och ett hål som kan variera mellan en och två elektronmassor. Genom sina beräkningar, särskiljande beteenden uppstod som visade tydliga samband med förhållandet mellan massan av detta tyngre hål, och det för varje lättare elektron.

Frolov baserade sina beräkningar kring kvantmekanikens principer, som han använde för att härleda en serie formler för att beskriva massaberoendet hos trepartikelkluster extremt exakt. Han hoppas nu att dessa formler kan modifieras för att beskriva kluster som innehåller fyra eller fler partiklar med varierande massor. Om det uppnås, detta skulle skapa nya möjligheter att förstå och finjustera egenskaperna hos riktiga halvledare i framtida forskning.