Gli atomi nel reticolo cristallino del disolfuro di tantalio si dispongono in stelle a sei punte che possono essere manipolate dalla luce, secondo i ricercatori della Rice University. Il fenomeno può essere utilizzato per controllare l'indice di rifrazione del materiale. Potrebbe diventare utile per display 3D, realtà virtuale e nei sistemi lidar per veicoli a guida autonoma. Credito:Weijian Li/Rice University
I cristalli microscopici nel disolfuro di tantalio hanno un ruolo da protagonista in quello che potrebbe diventare un successo per i display 3D, realtà virtuale e persino veicoli a guida autonoma.
Una matrice bidimensionale del materiale ha caratteristiche ottiche uniche che possono essere controllate in condizioni ambientali e in condizioni di illuminazione generale, secondo l'ingegnere Gururaj Naik e lo studente laureato Weijian Li della Brown School of Engineering di Rice.
Quando estraggono una scheggia bidimensionale da un campione di massa (con quello strumento collaudato, nastro adesivo) e illuminarlo, il materiale stratificato riorganizza le onde di densità di carica degli elettroni che fluiscono attraverso, alterando il suo indice di rifrazione.
La luce emessa lungo l'asse interessato cambia colore a seconda della forza della luce che entra.
La scoperta è dettagliata nella rivista dell'American Chemical Society Nano lettere .
"Abbiamo bisogno di un materiale ottico in grado di modificare l'indice di rifrazione per applicazioni come la realtà virtuale, display 3D, computer ottici e lidar, che è necessario per i veicoli autonomi, " ha detto Naik, un assistente professore di ingegneria elettrica e informatica. "Allo stesso tempo, deve essere veloce. Solo così potremo abilitare queste nuove tecnologie".
Weijian Li, studente laureato alla Rice University, si prepara a testare i cristalli di disolfuro di tantalio. Il materiale ha caratteristiche ottiche uniche che possono essere controllate in condizioni ambientali e in condizioni di illuminazione generale. Credito:Jeff Fitlow
disolfuro di tantalio, un semiconduttore, composto a strati con un centro di metallo prismatico, sembra adattarsi al conto. Il materiale è già noto per ospitare onde di densità di carica a temperatura ambiente che consentono regolazioni della sua conduttività elettrica, ma la forza dell'input luminoso cambia anche il suo indice di rifrazione, che quantifica la velocità con cui la luce viaggia attraverso. che lo rende sintonizzabile, ha detto Naik.
Quando esposto alla luce, lo strato di tantalio si riorganizza in un reticolo di stelle a 12 atomi, come la stella di David o i distintivi dello sceriffo, che facilitano le onde di densità di carica. Il modo in cui queste stelle sono impilate determina se il composto è isolante o metallico lungo il suo asse c.
Si scopre che determina anche il suo indice di rifrazione. La luce fa riallineare le stelle, cambiando le onde di densità di carica abbastanza da influenzare le costanti ottiche del materiale.
"Questo appartiene a una classe di quelli che chiamiamo materiali fortemente correlati, il che significa che gli elettroni interagiscono fortemente tra loro, " Li ha detto. "In questo caso, possiamo prevedere le proprietà che mostrano una forte risposta a qualche stimolo esterno".
Che lo stimolo sia delicato come la luce bianca ambientale è un vantaggio, Naik ha aggiunto. "Questo è il primo materiale che abbiamo visto in cui l'interazione della luce avviene non solo con singole particelle, ma con un insieme di particelle insieme, a temperatura ambiente, " ha detto. Il fenomeno sembra funzionare in disolfuro di tantalio sottile come 10 nanometri e spesso come un millimetro, Egli ha detto.
"Pensiamo che questa sia una scoperta importante per coloro che studiano materiali fortemente correlati per applicazioni, " Ha detto Naik. "Mostriamo che la luce è una manopola molto potente per cambiare il modo in cui la correlazione si estende in questo materiale".
