Un gruppo di ricerca, guidato dal professor Kyoung-Duck Park nel Dipartimento di Fisica dell'UNIST è riuscito a studiare e controllare le proprietà fisiche delle rughe su nanoscala formate naturalmente in semiconduttori bidimensionali (2D). Ciò è dovuto alla loro spettroscopia di fotoluminescenza potenziata con punta adattiva iperspettrale (a-TEPL) precedentemente sviluppata. Questo sarà un importante passo avanti nello sviluppo di carta sottile, display ultra flessibili.

Le rughe sono un'inevitabile deformazione strutturale nei materiali semiconduttori 2D, che dà luogo a eterogeneità spaziale nelle proprietà dei materiali, secondo il gruppo di ricerca. Tale deformazione strutturale è stata a lungo considerata una delle principali sfide tecniche nella produzione di semiconduttori, in quanto ciò danneggerebbe l'uniformità strutturale, elettrico, e proprietà ottiche dei semiconduttori. Oltretutto, perché la dimensione di queste rughe è piuttosto piccola, l'accurata analisi della loro struttura, ottico, e le proprietà eccitoniche è stato impossibile con gli strumenti spettroscopici convenzionali. "I recenti approcci di ingegneria delle deformazioni hanno permesso di mettere a punto alcune di queste proprietà, eppure non c'è stato alcun tentativo di controllare la tensione indotta delle rughe su nanoscala formate naturalmente, studiando contemporaneamente le loro proprietà nano-ottiche modificate, " ha osservato il gruppo di ricerca.

In questo studio, il team di ricerca ha presentato un approccio di nano-imaging TEPL iperspettrale, combinato con il controllo della deformazione nano-optomeccanico, per indagare e controllare le proprietà nano-ottiche ed -eccitoniche delle rughe formate naturalmente in un WSe2 ML. Questo approccio ha permesso loro di rivelare le proprietà elettroniche modificate e i comportamenti degli eccitoni sulla ruga, associata alla tensione uniassiale indotta all'apice. Basato su questo, il team di ricerca è stato in grado di sfruttare la struttura delle rughe come piattaforma di ingegneria della deformazione su nanoscala. Il preciso controllo della punta della forza atomica ha anche permesso loro di ingegnerizzare le proprietà eccitoniche dei TMD ML nelle regioni nano-locali in modo completamente reversibile, ha notato il gruppo di ricerca.

Il team di ricerca ha inoltre presentato una piattaforma più sistematica per il controllo dinamico delle nanoemissioni della ruga dimostrando modalità di commutazione e modulazione programmabili nel tempo e nello spazio. "Prevediamo che il nostro approccio dia accesso a potenziali applicazioni in dispositivi nanofotonici quantistici, come sorgenti luminose nano-ottiche per diodi emettitori di luce, switch/multiplexer nano-ottico per circuiti integrati ottici, e dispositivi a condensazione di eccitazione, ", ha affermato il gruppo di ricerca.

Nel frattempo, Il professor Ki Kang Kim e il dottor Soo Ho Choi della Sungkyunkwan University, e il professor Hyun Seok Lee della Chungbuk National University hanno partecipato alla produzione di materiali semiconduttori 2D utilizzati nello studio. Anche il Professor Geunsik Lee e il Dr. Yongchul Kim del Dipartimento di Chimica dell'UNIST hanno partecipato al calcolo teorico dei risultati.

I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati nella versione online di Materiale avanzato , prima della stampa, l'11 maggio 2021. È stato anche selezionato come copertina del numero di aprile 2021 della rivista. Oltretutto, la tecnologia di origine di questo ceppo-ingegneria nanomeccanica è stato concesso un brevetto ufficiale.