I ricercatori dell'Università della Florida centrale hanno sviluppato un modo nuovo e migliore per rilevare le interazioni tra luce e materia a livello atomico, una scoperta che potrebbe portare a progressi nel campo emergente dei materiali bidimensionali e nuovi modi di controllare la luce.

Gli scienziati in genere utilizzano strumenti di spettrometria per studiare il modo in cui la luce interagisce con un gas, liquido o solido. Tale metodo è descritto come "anelastico, " significa che l'energia della luce è alterata dal suo contatto con la materia.

Un team guidato dal professor Aristide Dogariu del CREOL di UCF, Il Collegio di Ottica e Fotonica, ha aperto la strada a un modo per rilevare tale interazione su un singolo strato di atomi - un compito estremamente difficile a causa delle minuscole dimensioni dell'atomo - utilizzando un metodo "elastico". Ciò significa che l'energia della luce rimane invariata.

"Il nostro esperimento stabilisce che, anche a livello atomico, una misurazione statistica basata sull'ottica ha capacità pratiche senza rivali con gli approcci convenzionali, " ha detto Dogariu.

Come riportato questo mese in ottica , la rivista accademica di The Optical Society, è la prima dimostrazione di una diffusione elastica, esperimento in campo vicino eseguito su un singolo strato di atomi.

I ricercatori dimostrano questo fenomeno nuovo e fondamentale utilizzando il grafene, un bidimensionale, materiale cristallino. La loro tecnica prevedeva l'illuminazione casuale del monostrato atomico da tutte le direzioni possibili e quindi l'analisi di come le proprietà statistiche della luce in ingresso fossero influenzate da minuscoli difetti nello strato atomico.

Il metodo ha fornito agli scienziati non solo un modo semplice e robusto per valutare le proprietà strutturali dei materiali 2D, ma anche nuovi mezzi per controllare le complesse proprietà della radiazione ottica su scale di lunghezza d'onda inferiori.

La scoperta del team che il suo metodo è superiore a quelli convenzionali è di grande interesse per la comunità dei fisici. Oltre a questo, potrebbe portare ad altri progressi.

Il grafene e altri materiali bidimensionali hanno proprietà che i ricercatori stanno cercando di sfruttare per l'uso negli schermi di visualizzazione, batterie, condensatori, celle solari e altro ancora. Ma la loro efficacia può essere limitata dalle impurità e trovare quei difetti richiede sofisticate tecniche di microscopia che a volte sono poco pratiche. La ricerca di Dogariu ha prodotto un modo più efficace per scoprire questi difetti, una tecnica potenzialmente preziosa per l'industria.

La scoperta che un singolo strato di atomi modifica le proprietà della luce e di altre radiazioni elettromagnetiche ha implicazioni per il controllo della luce su scale di lunghezze d'onda inferiori in dispositivi fotonici come LED e celle fotovoltaiche.