A kutatók kihasználták a Micronova Nanofabrication Cleanroom kivételes lehetőségeit. Köszönetnyilvánítás: Mikko Raskinen/Aalto Egyetem
Új tanulmány jelent meg ben Nature Communications az első, amely erős optikai tulajdonságokat mutat egy 1D van der Waal anyagban.
Ha az elektronok nagyon kis terekbe vannak bezárva, szokatlan elektromos, optikai és mágneses viselkedést mutathatnak. Az elektronok kétdimenziós atomi lapba zárásából grafén – ez a bravúr, amely 2010-ben elnyerte a fizikai Nobel-díjat – az elektronok további korlátozása az egydimenziósság elérése érdekében, ez a széles körű kutatási irányvonal átalakítja az alapkutatás és a technológiai fejlesztések környezetét a fizika, a kémia, az energiagyűjtés, az információ és azon túl. .
Egy tanulmány Nature Communications, az Aalto Egyetem kutatói által vezetett nemzetközi csapat most azt találta, hogy a rostos vörös foszfor, amikor az elektronok egydimenziós alegységeibe vannak zárva, nagy optikai válaszokat tud mutatni – vagyis az anyag fénysugárzás hatására erős fotolumineszcenciát mutat. A vörösfoszfor, akárcsak a grafén, az egydimenziós van der Waals (1D vdW) anyagoknak nevezett egyedülálló anyagok csoportjába tartozik. Az 1D vdW anyag egy radikálisan új típusú anyag, amelyet csak 2017-ben fedeztek fel. Eddig az 1vdW anyagokkal kapcsolatos kutatások az elektromos tulajdonságokra összpontosítottak.
A csapat olyan mérésekkel tárta fel az 1D vdW szálas vörösfoszfor optikai tulajdonságait, mint például a fotolumineszcencia spektroszkópia, ahol lézerfénnyel világították meg a mintákat, és megmérték a visszasugárzott fény színét és fényerejét. Az eredmények azt mutatják, hogy az 1D vdW anyag óriási anizotróp lineáris és nemlineáris optikai válaszokat mutat – vagyis az optikai válaszok erősen függnek a rostos foszforkristály orientációjától –, valamint az emissziós intenzitástól, ami a kibocsátott fotonok számától függ. meghatározott idő alatt.
„Az, ahogyan a kísérletekben reagált, az 1D vdW rostos vörös foszfort igazán izgalmas anyaggá teszi. Például óriási anizotróp lineáris és nemlineáris válaszokat, valamint emissziós intenzitást egyaránt mutat, ami feltűnő” – mondja Dr. Lūjun Du, az Aalto Egyetem posztdoktori kutatója.
Az anyag fotolumineszcenciája – a mindennapi életben gyakran látható fényvisszaverő táblákban vagy sötétben világító játékokban, amikor elnyelés után fény bocsát ki – szintén meglepte a kutatókat. A csapat a rostos vörös foszfor fotolumineszcenciáját hasonlította össze egyrétegű molibdén-diszulfiddal (MoS2), amely jól ismert erős fotolumineszcenciájáról, és megállapította, hogy a fotolumineszcencia intenzitása több mint 40-szer intenzívebb, ami ultrafényessé teszi – bár nagyon röviden.
„A rostos vörös foszfor erős fotolumineszcenciája váratlan. Valójában kezdetben arra számítottunk, hogy a rostos vörös foszfor fotolumineszcenciája csak gyenge lesz. Elméleti számítások alapján ennek a hatásnak valójában nem kellene erősnek lennie, ezért most több kísérletet végzünk, hogy tisztázzuk az utófény eredetét” – mondja Du.
„Úgy gondolom, hogy az egydimenziós van der Waals anyagok, mint például a rostos vörös foszfor, valódi ígéretet mutatnak a kijelzők és más alkalmazások számára, amelyek olyan anyagokra támaszkodnak, amelyek pontosan azt a viselkedést mutatják be, amelyet ebben a tanulmányban láttunk. Anizotróp optikai válaszának spektruma is nagyon szélesnek tűnik, ha összehasonlítjuk a hagyományos anyagok válaszaival” – mondja Zhipei Sun professzor, a tanulmány mögött álló csoport vezetője.
Hivatkozás: „Óriás anizotrop fotonika az 1D van der Waals félvezető szálas vörös foszforban”, Luojun Du, Yanchong Zhao, Linlu Wu, Xuerong Hu, Lide Yao, Yadong Wang, Xueyin Bai, Yunyun Dai, Jingsi Qiaodin, M, Giiaomeidin Li, Jouko Lahtinen, Xuedong Bai, Guangyu Zhang, Wei Ji és Zhipei Sun, 10. augusztus 2021. Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-021-25104-6
