Ny forskning från University of Southampton har framgångsrikt upptäckt ett sätt att binda två negativt laddade elektronliknande partiklar som kan skapa möjligheter att bilda nya material för användning i ny teknisk utveckling.

Positiva och negativa elektriska laddningar attraherar varandra, bildar atomer, molekyler, och allt det vi brukar kalla materia. Dock, negativa laddningar stöter bort varandra, och för att bilda atomliknande bundna föremål behövs lite extra lim för att kompensera denna elektrostatiska repulsion och binda samman partiklarna.

I denna senaste studie, publiceras i tidskriften Naturfysik , ett internationellt team, ledd av professor Simone De Liberato från School of Physics and Astronomy vid University of Southampton, visade för första gången att fotoner, partiklarna som utgör ljus, kan användas för att limma ihop negativa laddningar, skapade en ny form av materia som de döpte till en Photon Bound Exciton

Genom att implementera en teoretisk förutsägelse publicerad förra året av samma team, Prof De Liberato och hans medarbetare tillverkade en nano-enhet, fångar elektroner i nanoskopiska brunnar. De började med att visa att fotoner som träffade enheten med tillräckligt hög energi extraherade elektroner från brunnarna, en förväntad manifestation av den fotoelektriska effekten, vars upptäckt gav Einstein hans Nobelpris 1921.

Prof De Liberato och hans team stängde sedan in enheten mellan två guldspeglar, som fångade fotonerna och fokuserade ljusenergin nära elektronerna, dramatiskt öka interaktionen mellan ljus och materia. De observerade att en negativt laddad elektron sparkad ut av en foton sedan förblir instängd i brunnen, bundna till de andra negativt laddade elektronerna i en ny elektronisk konfiguration stabiliserad av fotonen.

Detta resultat visar möjligheten att konstruera nya konstgjorda atomer med designade elektroniska konfigurationer, dramatiskt utöka listan över tillgängliga material för vetenskapliga och tekniska tillämpningar.

Förklara betydelsen av hans teams upptäckt, Prof De Liberato sa:"Vi demonstrerade hur man använder ljus som en sorts subatomär dragkedja, binder samman elektroner för att skapa nya atomliknande föremål. Genom att göra det breddade vi katalogen över tillgängliga material för att designa fotoniska enheter. Jag ser fram emot att se hur de många kollegorna som arbetar inom fotonik kommer att utnyttja detta extra spelrum för att konstruera nya fantastiska enheter."