Делая квантовой «волны» в сверхтонких материалов

Волнообразные, коллективные колебания электронов, известных как «плазмонов» очень важны для определения оптических и электронных свойств металлов.

В атомарно тонких 2D материалы, плазмонов в энергии, которая более полезна для приложений, в том числе датчики и устройства связи, чем плазмонов в массовых металлов. Но определить, как долго плазмонов жить и будет ли их энергии и других свойств можно управлять на наноуровне (миллиардных долей метра) ускользает от многих.

Сейчас, как сообщили в журнале Nature, группа исследователей, возглавляемая совместно с Департаментом энергетики национальной лаборатории Лоренса Беркли (лаборатории Беркли) — при поддержке Министерства энергетики центр компьютерное исследование возбужденных состояний явления в энергетических материалов (C2SEPEM) — отметила долгоживущих плазмонов в новом классе дирижирования / дихалькогенид переходных металлов (ТМД) называют «квази-2Д кристаллов.»

Чтобы понять, как работать в 2Д плазмонов квази кристаллы, исследователи характеризуют свойства непроводящих электронов, а также проводящих электронов в монослое дисульфида тантала из ТМД. Предыдущие исследования смотрели только на проводящих электронов. «Мы обнаружили, что это было очень важно тщательно включают в себя все взаимодействия между обоими типами электронов», — сказал директор C2SEPEM Стивен Луи, который возглавлял исследование. Луи также имеет звания старшего научного сотрудника факультета в материалах отдела науки в лаборатории Беркли и профессор физики Калифорнийского университета в Беркли.

Исследователи разработали изощренные новые алгоритмы, чтобы вычислить электронные свойства материала, в том числе плазмонных колебаний с длиной волны, «как это было» узкое место «с предыдущими вычислительные подходы», — сказал ведущий автор Фелипе да Jornada, который был постдок в Беркли лаборатории материаловедения отдела во время исследования. Jornada в настоящее время доцент материаловедения и инженерии в Стэнфордском университете.

Для исследователей неожиданностью, результаты расчетов, выполненных по кори суперкомпьютере в Беркли Национальной лаборатории энергетических исследований научно-вычислительный центр (NERSC) показали, что плазмоны в квази-2Д используется гораздо более стабилен, так долго, как примерно 2 пикосекунд, или 2 триллионную секунды, чем считалось ранее.

Их результаты также показывают, что плазмонов, генерируемых квази 2Д Пмдс может увеличить интенсивность света более чем в 10 миллионов раз, открывая двери для возобновляемых химия (химические реакции, вызванные светом), или проектирование электронных материалов, которыми можно управлять с помощью света.

В будущих исследованиях ученые планируют выяснить, как использовать высокоэнергетических электронов, выпущенный таких плазмонов при распаде, и если они могут быть использованы для ускорения химических реакций.

сделать разницу: спонсорские возможности