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Montag Februar 10, 2025
NachrichtenEindimensionaler faseriger roter Phosphor leuchtet auf unerwartete Weise

Eindimensionaler faseriger roter Phosphor leuchtet auf unerwartete Weise

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Micronova Nanofabrikations-Reinraum

Die Forscher nutzten die außergewöhnlichen Einrichtungen des Micronova Nanofabrication Cleanroom. Bildnachweis: Mikko Raskinen/Aalto-Universität

Neue Studie veröffentlicht in Nature Communications veröffentlicht ist das erste, das starke optische Eigenschaften in einem 1D-Van-der-Waal-Material zeigt.

Wenn Elektronen auf sehr engem Raum eingeschlossen sind, können sie ein ungewöhnliches elektrisches, optisches und magnetisches Verhalten zeigen. Aus dem Einschluss von Elektronen in einer zweidimensionalen Atomhülle Graphen – eine Leistung, die 2010 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde – Elektronen noch weiter einzuschränken, um Eindimensionalität zu erreichen, verändert diese breite Forschungsrichtung die Landschaft der Grundlagenforschung und des technologischen Fortschritts in Physik, Chemie, Energiegewinnung, Information und darüber hinaus .

In einer Studie, die in Nature Communications veröffentlicht hat ein internationales Team unter der Leitung von Forschern der Aalto-Universität nun herausgefunden, dass faseriger roter Phosphor, wenn Elektronen in seinen eindimensionalen Untereinheiten eingeschlossen sind, große optische Reaktionen zeigen kann – das heißt, das Material zeigt unter Lichteinstrahlung eine starke Photolumineszenz. Roter Phosphor gehört wie Graphen zu einer einzigartigen Gruppe von Materialien, die als eindimensionale Van-der-Waals-Materialien (1D vdW) bezeichnet werden. Ein 1D-vdW-Material ist ein radikal neuer Materialtyp, der erst 2017 entdeckt wurde. Bisher konzentrierte sich die Forschung an 1vdW-Materialien auf elektrische Eigenschaften.

Das Team deckte die optischen Eigenschaften von faserigem rotem 1D-vdW-Phosphor durch Messungen wie Photolumineszenz-Spektroskopie auf, bei denen sie Laserlicht auf die Proben richteten und die Farbe und Helligkeit des zurückgestrahlten Lichts maßen. Die Ergebnisse zeigen, dass das 1D-vdW-Material riesige anisotrope lineare und nichtlineare optische Reaktionen zeigt – mit anderen Worten, die optischen Reaktionen hängen stark von der Ausrichtung des faserigen Phosphorkristalls ab – sowie eine Emissionsintensität, die sich auf die Anzahl der emittierten Photonen bezieht während einer bestimmten Zeit.

„Die Art und Weise, wie es in den Experimenten reagierte, macht faserigen roten Phosphor von 1D vdW zu einem wirklich aufregenden Material. Beispielsweise zeigt es sowohl gigantische anisotrope lineare und nichtlineare Reaktionen als auch eine bemerkenswerte Emissionsintensität“, sagt Dr. Luojun Du, Postdoktorand an der Aalto-Universität.

Überrascht hat die Forscher auch die Photolumineszenz des Materials – der Effekt, der im Alltag bei reflektierenden Schildern oder im Dunkeln leuchtenden Kinderspielzeugen auftritt, wenn Licht nach Absorption emittiert wird. Das Team verglich die Photolumineszenz von faserigem rotem Phosphor mit einschichtigem Molybdändisulfid (MoS2), das für seine starke Photolumineszenz bekannt ist, und stellte fest, dass die Intensität der Photolumineszenz mehr als 40-mal höher war, was es ultrahell machte – wenn auch sehr kurz.

„Die starke Photolumineszenz von faserigem rotem Phosphor ist unerwartet. Tatsächlich erwarteten wir zunächst, dass die Photolumineszenz von faserigem rotem Phosphor nur schwach sein würde. Basierend auf theoretischen Berechnungen sollte dieser Effekt eigentlich nicht stark sein, also führen wir jetzt weitere Experimente durch, um den Ursprung seines Nachleuchtens zu klären“, sagt Du.

„Ich glaube, dass eindimensionale Van-der-Waals-Materialien wie faseriger roter Phosphor vielversprechend für Displays und andere Anwendungen sind, die auf Materialien angewiesen sind, die genau das Verhalten zeigen, das wir in dieser Studie gesehen haben. Das Spektrum seiner anisotropen optischen Reaktion scheint auch sehr breit zu sein, wenn wir es mit Reaktionen herkömmlicher Materialien vergleichen“, sagt Professor Zhipei Sun, der die Gruppe hinter der Studie leitet.

Referenz: „Riesige anisotrope Photonik im faserigen roten Phosphor des 1D-Van-der-Waals-Halbleiters“ von Luojun Du, Yanchong Zhao, Linlu Wu, Xuerong Hu, Lide Yao, Yadong Wang, Xueyin Bai, Yunyun Dai, Jingsi Qiao, Md Gius Uddin, Xiaomei Li, Jouko Lahtinen, Xuedong Bai, Guangyu Zhang, Wei Ji und Zhipei Sun, 10. August 2021, Nature Communications veröffentlicht .
DOI: 10.1038/s41467-021-25104-6

The European Times

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