Un trion es una cuasipartícula que consta de tres partículas cargadas. El conjunto de dos electrones y un hueco forma un trion negativo; el de un electrón y dos huecos, un trion positivo. Se trata de una excitación localizada análoga al excitón (complejo de un electrón y un hueco).
El trión tiene un estado singlete fundamental (espín S = 1/2) y un estado triplete excitado (S = 3/2), con la particularidad de que las degeneraciones singlete y triplete no se originan en todo el sistema, sino en las dos partículas idénticas que lo componen. El valor de espín semientero distingue los triones de los excitones en muchos fenómenos. Por ejemplo, los estados energéticos de los triones, pero no de los excitones, se dividen cuando se aplica un campo magnético.
Los estados de los triones fueron predichos teóricamente en 1958 y observados experimentalmente en 1993 en pozos cuánticos de CdTe/Cd 1−x Zn x Te, y más tarde en otras estructuras semiconductoras excitadas ópticamente. Existen pruebas experimentales de su existencia en nanotubos respaldadas por estudios teóricos.
A pesar de numerosas observaciones experimentales de triones en diferentes heteroestructuras de semiconductores, existen serias dudas sobre la naturaleza física exacta de los complejos detectados. La «verdadera» partícula trion originalmente prevista tiene una función de onda deslocalizada, al menos en la escala de varios radios de Bohr.
Se han observado triones en semiconductores de dicalcogenuro de metales de transición bidimensionales (2D) atómicamente delgados. Estos materiales tienen un gran potencial para aplicaciones en áreas como dispositivos flexibles avanzados, nanofotónica y células solares.
Espectroscopía de nanocables de oro para detectar triones
Recientemente, unos investigadores han realizado descubrimientos en el campo de los semiconductores bidimensionales que han arrojado luz sobre la generación y el control de triones, proporcionando información valiosa sobre las propiedades ópticas de estos materiales.
Para controlar activamente la interacción de excitones y triones y analizar las propiedades luminosas en tiempo real, el equipo desarrolló su propio sistema de espectroscopía resonante mejorada con sonda basada en nanocables de oro. Combinando una sola capa de MoSe2, un semiconductor 2D, con nanocables de oro y un sistema de espectroscopía de resonancia mejorada, los investigadores aseguran que han logrado identificar el principio de la generación de triones.
Más información
- Mingu Kang et al, Nanoscale Manipulation of Exciton–Trion Interconversion in a MoSe2 Monolayer via Tip-Enhanced Cavity-Spectroscopy, Nano Letters (2023). DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03920
- Trion. Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Trion_(physics).
