Orbiton

Quasiteilchen, das den Orbitalort eines Elektrons trägt

Orbitone sind neben Holonen und Spinonen eines von drei Quasiteilchen, in die sich Elektronen in Festkörpern während der Spin-Ladungs-Trennung aufspalten können, wenn sie bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt extrem eng eingeschlossen sind.[1] Das Elektron kann theoretisch immer als gebundener Zustand der drei betrachtet werden, wobei das Spinon den Spin, das Orbiton den Orbitalort und das Holon die Ladung des Elektrons trägt, aber unter bestimmten Bedingungen können sie dekonfiniert werden und sich wie unabhängige Teilchen verhalten.

ÜbersichtBearbeiten

Orbitone können als Energie betrachtet werden, die in einer Orbitalbelegung gespeichert ist und sich durch ein Material bewegen kann, mit anderen Worten, eine Anregung auf Orbitalbasis. Ein Orbiton breitet sich durch ein Material als eine Reihe von Orbitalanregungen und -relaxationen der Elektronen in einem Material aus, ohne den Spin dieser Elektronen oder die Ladung an einem beliebigen Punkt im Material zu verändern.

Elektronen gleichen Ladungszustands stoßen sich gegenseitig ab. Infolgedessen sind sie gezwungen, ihr Verhalten zu ändern, um in einer extrem überfüllten Umgebung aneinander vorbei gehen zu können. Im Juli 2009 veröffentlichte Untersuchungen der University of Cambridge und der University of Birmingham in England zeigten, dass Elektronen durch Quantentunneln von der Oberfläche eines Metalls auf einen nahe gelegenen Quantendraht springen können und sich dabei in zwei Quasiteilchen mit dem Namen trennen Spinone und Holone von den Forschern.[2]

Die Umlaufbahn wurde von Van den Brink, Khomskii und Sawatzky in den Jahren 1997–1998 theoretisch vorhergesagt.[3][4]

Über seine experimentelle Beobachtung als separates Quasiteilchen wurde in einem Papier berichtet, das im September 2011 an die Verlage geschickt wurde.[5][6] Die Forschung besagt, dass das Feuern eines Röntgenphotonenstrahls auf ein einzelnes Elektron in einer eindimensionalen Probe von Strontium-Cuprat das Elektron in ein höheres Orbital anregt, wodurch der Strahl einen Bruchteil seiner Energie verliert, bevor er zurückprallt. Dabei wird das Elektron in ein Spinon und ein Orbiton getrennt.

Siehe auchBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Discovery About Behavior Of Building Block Of Nature Could Lead To Computer Revolution. In: ScienceDaily. 31. Juli 2009, abgerufen am 1. August 2009.
  2. Y. Jompol u. a.: Probing Spin-Charge Separation in a Tomonaga-Luttinger Liquid. In: Science. Band 325, Nr. 5940, 31. Juli 2009, S. 597–601, doi:10.1126/science.1171769, PMID 19644117.
  3. H. F. Pen, J. van den Brink, D. I. Khomskii, G. A. Sawatzky: Orbital Ordering in a Two-Dimensional Triangular Lattice. In: Physical Review Letters. Band 78, Nr. 7, 17. Februar 1997, S. 1323–1326, doi:10.1103/PhysRevLett.78.1323.
  4. J. van den Brink, W. Stekelenburg, D. I. Khomskii, G. A. Sawatzky, K. I. Kugel: Elementary excitations in the coupled spin-orbital model. In: Physical Review B. Band 58, Nr. 16, 15. Oktober 1998, S. 10276–10282, doi:10.1103/PhysRevB.58.10276.
  5. J. Schlappa, K. Wohlfeld, K. J. Zhou, M. Mourigal, M. W. Haverkort, V. N. Strocov, L. Hozoi, C. Monney, S. Nishimoto, S. Singh, A. Revcolevschi, J.-S. Caux, L. Patthey, H. M. Rønnow, J. Van Den Brink, T. Schmitt: Spin–orbital separation in the quasi-one-dimensional Mott insulator Sr2CuO3. In: Nature. 485, Nr. 7396, 18. April 2012, S. 82–85. arxiv:1205.1954. bibcode:2012Natur.485...82S. doi:10.1038/nature10974. PMID 22522933.
  6. Zeeya Merali: Not-quite-so elementary, my dear electron. In: Nature News. 18. April 2012. doi:10.1038/nature.2012.10471.