Exzitoi

Fisikan, exzitoia^[1] coulombiar elkarreraginaren bidez lotutako elektroi eta zulo batez osaturiko solidoen kuasipartikula bat da. Erdieroale eta isolatzaileetan bakarrik agertzen dira.

Exzitoiaren eraketa ulertzeko modu bat honako hau da: fotoi bat erdieroale batera iristen da, elektroi bat balentzia-bandatik kondukzio-banda kitzikatuz. Elektroiak balentzia-bandan atzean uzten duen zuloak, kontrako karga duenez, harekin elkarreragiten du, eta Coulomben indarraren bidez erakartzen du; hala, bata besteari lotuta geratzen dira. Lotura horretatik sortzen den sistema exzitoia da, hain zuzen ere, eta elektroi eta zulo libre batek baino energia txikiagoa du.

Sistema hori atomo hidrogenoideetan, elektroian eta nukleoan eratzen dutenaren antzekoa denez, haren uhin-funtzioa ere hidrogenoidea izango da. Hala ere, lotura-energia askoz txikiagoa da, eta bere tamaina hidrogeno atomoarena baino askoz handiagoa, pantailatze-efektuak (hutsarena baino permitibitate dielektriko handiagoa ekartzen duena) eta elektroiaren eta zuloaren masa efektiboa direla eta, horiek materialaren bereizgarriak baitira.

Hidrogeno atomo batean, nukleoak eta elektroiak espin paraleloa edo antiparaleloa izan dezakete, eta gauza bera gertatzen zaio exzitoiari.

Exzitoien kontzeptua Jacob Frenkelek proposatu zuen lehen aldiz 1931. urtean,^[2] isolatzaile-sare bateko atomoen kitzikapena deskribatu zuenean. Egoera kitzikatu hori partikulen antzera sarean zehar karga-transferentzia garbirik gabe bidaiatzeko gai izatea proposatu zuen.

Laburbilduz, exzitoia solido baten egitura kristalinoan zehar bidaiatzen duen kitzikapen elektronikoari dagokion kuantoa da: elektrikoki neutroa da eta, beraz, honen higidurak energia garraioa suposatzen du, ez baina karga garraiorik. Hauen izaera, gainera, guztiz kolektiboa da; hau da, orokorrean ezin dugu exzitoia partikula bakar baten kitzikapenarekin lotu, bakarkako partikula askoren kitzikapenen gainezarmenaren ondorio baitira.^[3]