Per la prima volta, gli scienziati hanno creato singoli strati di un raro minerale naturale chiamato tungstenite, o WS ₂ . Il foglio risultante di atomi di zolfo e tungsteno impilati forma uno schema a nido d'ape di triangoli che hanno dimostrato di avere un'insolita emissione di luce, o fotoluminescente, proprietà. Secondo il capo squadra Mauricio Terrones, un professore di fisica e di scienza e ingegneria dei materiali alla Penn State, le strutture triangolari hanno potenziali applicazioni nella tecnologia ottica; Per esempio, per l'uso in rilevatori di luce e laser. I risultati della ricerca saranno pubblicati in un'edizione cartacea della rivista Nano lettere .

Terrones ha spiegato che la creazione di monostrati, singoli, strati dello spessore di un atomo:è di particolare interesse per gli scienziati perché è noto che le proprietà chimiche dei minerali e di altre sostanze cambiano a seconda del loro spessore atomico, aprendo le porte ad applicazioni potenzialmente utili di materiali multistrato di vari spessori. In precedenti ricerche, gli scienziati avevano compiuto l'impresa di creare un monostrato di grafene, una sostanza simile alla grafite che si trova nelle mine delle matite. "La tecnica usata da questi ricercatori era noiosa, ma ha funzionato, " Ha detto Terrones. "Hanno praticamente rimosso, o esfoliato, il grafene, strato per strato, con lo scotch, finché non sono scesi a un singolo atomo di spessore."

Ora, per la prima volta, Terrones e il suo team hanno utilizzato un metodo di riduzione-solforazione termica controllata, o deposizione chimica da vapore, per ottenere la stessa impresa con un minerale raro chiamato tungstenite. Gli scienziati hanno iniziato depositando minuscoli cristalli di ossido di tungsteno, che sono meno di un nanometro di altezza, e poi hanno fatto passare i cristalli attraverso il vapore di zolfo a 850 gradi Celsius. Questo processo ha portato a singoli strati, o fogli, composti da un atomo di spessore. La struttura risultante, chiamata disolfuro di tungsteno, è un modello a nido d'ape di triangoli costituito da atomi di tungsteno legati con atomi di zolfo.

"Una delle proprietà più interessanti del monostrato di disolfuro di tungsteno è la sua fotoluminescenza, " Ha detto Terrones. Terrones ha spiegato che la fotoluminescenza si verifica quando una sostanza assorbe la luce a una lunghezza d'onda e riemette quella luce a una lunghezza d'onda diversa. La proprietà della fotoluminescenza si verifica anche in alcuni animali bioluminescenti come la rana pescatrice e le lucciole. "Una scoperta interessante da il nostro lavoro è il fatto che vediamo la fotoluminescenza più forte ai bordi dei triangoli, proprio dove cambia la chimica degli atomi, con molta meno fotoluminescenza che si verifica al centro dei triangoli, " ha detto Terrones. "Abbiamo anche scoperto che questi nuovi monostrati luminescenti a temperatura ambiente. Quindi non sono necessari requisiti di temperatura speciali affinché il materiale mostri questa proprietà".

Co-autore Vincent H. Crespi, Illustre Professore di Fisica, Chimica, e Scienza e ingegneria dei materiali presso la Penn State, aggiunto, "Le immagini della fotoluminescenza sono bellissime; i triangoli si illuminano tutt'intorno ai loro bordi come piccoli ornamenti natalizi, ornamenti natalizi potenzialmente trasformativi, applicazioni a lungo termine in nano-ottica."

La ricerca ha molte potenziali applicazioni nei campi della rivelazione ottica della luce, la produzione di diodi emettitori di luce, e persino la tecnologia laser. I ricercatori hanno anche in programma di provare la tecnologia di deposizione chimica da vapore per far crescere monostrati innovativi utilizzando altri materiali stratificati con applicazioni potenzialmente utili.