Gli scienziati dell'Università di Groningen hanno utilizzato una matrice di nanofessure a dente di sega d'argento per produrre fotoluminescenza coerente con la valle in scaglie bidimensionali di disolfuro di tungsteno a temperatura ambiente. Fino ad ora, questo può essere ottenuto solo a temperature molto basse. La luce coerente può essere utilizzata per archiviare o trasferire informazioni nell'elettronica quantistica. Questo dispositivo ibrido plasmone-eccitone è promettente per l'uso nella nanofotonica integrata (elettronica basata sulla luce). I risultati sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura il 5 febbraio.

Il disolfuro di tungsteno ha interessanti proprietà elettroniche ed è disponibile come materiale 2-D. "La struttura elettronica del disolfuro di tungsteno monostrato mostra due serie di punti o valli a energia più bassa, " spiega il professore associato Justin Ye, capo del gruppo Device Physics of Complex Materials presso l'Università di Groningen. Una possibile applicazione è nella fotonica, in quanto può emettere luce con polarizzazione circolare dipendente dalla valle, un nuovo grado di libertà per manipolare le informazioni. Però, la valleytronics richiede una luce coerente e polarizzata. Sfortunatamente, lavori precedenti hanno mostrato che la polarizzazione della fotoluminescenza nel disolfuro di tungsteno è quasi casuale a temperatura ambiente.

valli

"Il disolfuro di tungsteno è unico in quanto queste due valli non sono identiche, " dice Ye. Ciò significa che per creare luce polarizzata linearmente, entrambe le valli devono rispondere coerentemente per generare luce nella fotoluminescenza. "Ma la dispersione intervallata a temperatura ambiente distrugge in gran parte la coerenza, quindi una coerenza apprezzabile si ottiene solo a temperature molto basse che sono vicine allo zero."

Ye e il suo ricercatore post-dottorato Chunrui Han (che ora lavora presso l'Istituto di Microelettronica, Chinese Academy of Sciences) ha quindi provato un approccio diverso per creare luce polarizzata linearmente utilizzando una metasuperficie plasmonica, sotto forma di una matrice di nanofessure a dente di sega d'argento. Tale materiale interagisce fortemente con il disolfuro di tungsteno e può trasferire la risonanza indotta dalla luce sotto forma di campo elettromagnetico nel metallo. "Migliora l'interazione luce-materiale, "dice Si.

D'argento

Aggiungendo un sottile strato di metasuperficie d'argento sopra un monostrato di disolfuro di tungsteno, la polarizzazione lineare indotta dalla coerenza della valle è aumentata a circa il 27 percento a temperatura ambiente. "Questa prestazione a temperatura ambiente è persino migliore della polarizzazione a valle ottenuta in molti rapporti precedenti misurati a temperature molto basse, " dice Ye. La polarizzazione lineare potrebbe essere ulteriormente aumentata all'80% aggiungendo l'anisotropia della risonanza plasmonica, a forma di dente di sega, alla risposta ottica del disolfuro di tungsteno. Ciò significa che Ye e Han sono ora in grado di indurre fotoluminescenza polarizzata linearmente in questo materiale.

Questo risultato consentirà di utilizzare sia la coerenza di valle del disolfuro di tungsteno che la coerenza plasmonica delle metasuperfici nell'optoelettronica a temperatura ambiente. Il prossimo passo è sostituire la luce laser che ha indotto la fotoluminescenza con un input elettrico.