Eksiton bir kuasi
partiküldür; dielektrik veya yarıiletken kristalde elektronik uyarma işlevi
yapar. Herhangi bir elektrik yükü veya kütle transferi olmaksızın kristal üzerinden
göç eder. Eksiton elektrikçe nötraldir; net elektrik yükü nakledemez, fakat
enerji nakledebilir.
Eksiton oluşumu
basit olarak şöyle açıklanabilir: Işık absorplandığında bir enerji seviyesinde
(veya bandta) bulunan bir elektron daha yüksek bir seviyeye atlarken, orijinal
seviyesindeki yerinde pozitif yüklü bir hole (boşluk) bırakır. Elektron ve
boşluk coulomb etkileşimiyle birbirlerine bağlanmış durumdadır. Eksiton,
gerçekte bir elektron ve bir boşluğun bağlı halidir; hidrojen atomunda bir
elektronun haline benzer. Yüksek dielektrik sabitli yarıiletkenlerdeki
eksitonların boyutları büyük (atomlar arasındaki mesafenin çokça katı) ve
enerjileri düşüktür (~0.1 eV dolayında). Moleküler kristaller gibi düşük
dielektrik sabitli malzemelerde eksitonlar (Frenkel eksitonlar) çok küçüktür;
aynı latis sitede olabilir ve ~1 eV enerjiye sahiptir. Tek-duvarlı karbon
nanotüplerde her iki tip eksitonlar da bulunur.
Eksitonlar biyolojik sistemlerde de meydana gelir: Örneğin
fotoduyargalar; eksiton, ışık absorpsiyonuyla bir kromofor molekülünün
uyarılmış elektronik halidir. Kromoforlar komşu moleküllerle etkileşirken bir
molekülden diğerine elektronik enerji transferine yolaçar. Bu bir eksitonun
fotoduyarga boyunca hareket etmesine benzer. Eksitonların tüm sistemlerde sonlu
bir yaşam süresi vardır; bu, moleküler eksitonlarla nanosaniyeler
seviyesindedir. Elektron-hole (boşluk) rekombinasyon veya ışık emisyonunda
(fluoresans) uyarılmış halden temel hale molekül geçişi olur. (Bak.
Kuasipartikül)
Eksiton enerji seviyeleri ve
eksiton oluşumu şemetik gösterimleri
