La "masa negativa" en el informe "Descubriendo el efecto electrónico de masa negativa" debería ser "masa efectiva negativa"
Recientemente, un informe sobre el descubrimiento del efecto de masa negativa de los electrones ha atraído una amplia atención. De hecho, este electrón de masa negativa no es una sustancia nueva como la materia oscura o la energía oscura. Esta masa negativa debería ser una masa equivalente negativa, lo cual es muy común en la física de la materia condensada, especialmente en la física de semiconductores. Es solo que el impacto de esta masa efectiva negativa de electrones no se había informado antes.
El 17 de septiembre de 2021, la revista "Nature Communications" publicó un artículo de la Universidad de Regensburg en Alemania y la Universidad de California en Estados Unidos, Berkeley, la Universidad de Yale, la Universidad de Cambridge en el. Reino Unido y la Universidad de Tsukuba en Japón. Este estudio informa sobre la primera medición de los efectos anómalos causados por electrones de masa negativa en un nuevo tipo de material nanosemiconductor. El nuevo material nanosemiconductor utiliza una capa de cristales de diseleniuro de tungsteno de un solo átomo de espesor. En circunstancias normales, según el sentido común, cuando este material es irradiado con láser, los electrones del interior absorben la energía del láser y emiten luz roja. Sin embargo, cuando el material es iluminado por un láser rojo, no solo emite luz roja sino también una tenue luz azul. La luz azul tiene mayor energía que la luz roja. Los resultados del análisis muestran que la generación de esta luz azul es causada por los electrones de masa negativa en el material.
En los semiconductores, los huecos de energía y las bandas de energía se generan debido a condiciones periódicas. Los electrones en la parte inferior de la banda de conducción tienen masa negativa y los huecos en la parte superior de la banda de valencia tienen masa positiva. Pero aquí la calidad es la llamada masa efectiva. Tanto la banda de conducción como la banda de valencia tienen formas parabólicas similares. La banda de conducción se abre hacia arriba, por lo que la masa efectiva del electrón es positiva. La banda de valencia se abre hacia abajo, por lo que la masa efectiva de los electrones de la banda de valencia es negativa. Los agujeros son cuasipartículas equivalentes al movimiento colectivo de los electrones, y su carga y masa efectiva tienen signos opuestos a los de los electrones.
Por ejemplo, la siguiente imagen es el diagrama de bandas de energía del silicio. Debajo del punto de energía cero está la banda de valencia, y la banda de energía sobre la banda de valencia es la banda de conducción. Es obvio que la banda de conducción consta de varias subbandas que se abren hacia abajo (CB2) y hacia arriba (CB1). La masa efectiva del electrón en CB1 es positiva, mientras que la masa efectiva del electrón en CB2 es negativa.
Durante mucho tiempo, las bandas de conducción que considerábamos eran bandas de conducción tipo CB1, sin considerar las bandas de conducción tipo CB2, ni siquiera el impacto de las bandas de conducción tipo CB2. Por otro lado, los electrones y huecos que consideramos son los situados en la parte inferior y superior de la banda, y no se considera la influencia de los electrones y huecos que no están en la parte inferior o superior de la banda. Este artículo de "Nature Communications" calculó y midió el impacto de la banda de conducción tipo CB2.