Die navorsers het gebruik gemaak van die uitsonderlike fasiliteite van Micronova Nanofabrication Cleanroom. Krediet: Mikko Raskinen/Aalto Universiteit
Nuwe studie gepubliseer in Nature Kommunikasie is die eerste wat sterk optiese eienskappe in 'n 1D van der Waal materiaal toon.
Wanneer elektrone in baie klein spasies beperk word, kan hulle ongewone elektriese, optiese en magnetiese gedrag vertoon. Van die beperking van elektrone in tweedimensionele atoomblad grafeen – 'n prestasie wat die Nobelprys in fisika in 2010 gewen het – om elektrone nog verder te beperk om eendimensionaliteit te bereik, is hierdie breë navorsingslyn besig om die landskap van fundamentele navorsing en tegnologiese vooruitgang in fisika, chemie, energie-oes, inligting en verder te transformeer .
In 'n studie gepubliseer in Nature Kommunikasie, 'n internasionale span onder leiding van navorsers van die Aalto-universiteit het nou gevind dat veselagtige rooi fosfor, wanneer elektrone in sy eendimensionele sub-eenhede beperk is, groot optiese reaksies kan toon - dit wil sê, die materiaal toon sterk fotoluminessensie onder ligbestraling. Rooi fosfor, soos grafeen, behoort aan 'n unieke groep materiale wat eendimensionele van der Waals (1D vdW) materiale genoem word. 'n 1D vdW-materiaal is 'n radikaal nuwe soort materiaal wat eers in 2017 ontdek is. Tot nou toe het navorsing oor 1vdW-materiaal op elektriese eienskappe gefokus.
Die span het die optiese eienskappe van 1D vdW veselagtige rooi fosfor ontbloot deur metings soos fotoluminescensiespektroskopie, waar hulle laserlig op die monsters geskyn het en die kleur en helderheid van die lig wat teruggestuur is gemeet het. Die bevindinge toon dat die 1D vdW-materiaal reuse-anisotropiese lineêre en nie-lineêre optiese reaksies demonstreer - met ander woorde, die optiese reaksies hang sterk af van die oriëntasie van die veselagtige fosforkristal - sowel as emissie-intensiteit, wat verband hou met die aantal fotone wat vrygestel word. gedurende 'n spesifieke tyd.
'Die manier waarop dit in die eksperimente gereageer het, maak 1D vdW veselagtige rooi fosfor 'n baie opwindende materiaal. Dit toon byvoorbeeld reuse-anisotropiese lineêre en nie-lineêre reaksies sowel as emissie-intensiteit, wat opvallend is,' sê dr. Luojun Du, 'n postdoktorale navorser by Aalto Universiteit.
Die materiaal se fotoluminesensie – die effek wat algemeen gesien word in die alledaagse lewe in reflektiewe tekens of kinders se gloei-in-die-donker speelgoed, wanneer lig na absorpsie uitgestraal word – het die navorsers ook verras. Die span het die fotoluminessensie van veselagtige rooi fosfor vergelyk met monolaag molibdeendisulfied (MoS2), wat bekend is vir sy sterk fotoluminessensie, en gevind dat die intensiteit van die fotoluminessensie meer as 40 keer meer intens was, wat dit ultrahelder maak – alhoewel baie kortliks.
'Die sterk fotoluminessensie van veselagtige rooi fosfor is onverwags. Trouens, ons het aanvanklik verwag dat die fotoluminessensie van veselagtige rooi fosfor slegs swak sou wees. Op grond van teoretiese berekeninge behoort hierdie effek nie eintlik sterk te wees nie, so ons doen nou meer eksperimente om die oorsprong van sy na-gloei te verduidelik,' sê Du.
'Ek glo dat eendimensionele Van der Waals-materiale soos veselagtige rooi fosfor werklike belofte toon vir uitstallings en ander toepassings, wat staatmaak op materiale wat presies die gedrag demonstreer wat ons in hierdie studie gesien het. Die spektrum van sy anisotropiese optiese reaksie blyk ook baie wyd te wees as ons dit vergelyk met reaksies van konvensionele materiale,' sê professor Zhipei Sun, wat die groep agter die studie lei.
Verwysing: "Giant anisotropic photonics in the 1D van der Waals semiconductor fibrous red phosphorus" deur Luojun Du, Yanchong Zhao, Linlu Wu, Xuerong Hu, Lide Yao, Yadong Wang, Xueyin Bai, Yunyun Dai, Jingsi Qiao, Xiaome Udin Li, Jouko Lahtinen, Xuedong Bai, Guangyu Zhang, Wei Ji en Zhipei Son, 10 Augustus 2021, Nature Kommunikasie.
DOI: 10.1038/s41467-021-25104-6
