賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員表示，隨著二維(2-D)材料的最新發(fā)展，為電子和光學(xué)設(shè)備的未來發(fā)展提供了新的可能性。

由賓夕法尼亞州立大學(xué)電氣工程與生物醫(yī)學(xué)工程助理教授黃勝喜領(lǐng)導(dǎo)的研究人員最近發(fā)表了兩個(gè)獨(dú)立但相關(guān)的發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)與改變薄的二維材料在許多光學(xué)和電子設(shè)備中的應(yīng)用取得了成功有關(guān)。通過以兩種不同的方式(原子上和物理上)改變材料，研究人員能夠增強(qiáng)光發(fā)射并增加信號(hào)強(qiáng)度，從而擴(kuò)大了依賴于這些材料的設(shè)備所能實(shí)現(xiàn)的范圍。

在第一種方法中，研究人員修改了材料的原子組成。在常用的二維材料中，研究人員依靠薄層之間的相互作用(稱為范德華層間耦合)來產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移，然后將其用于設(shè)備中。但是，這種層間耦合受到限制，因?yàn)閭鹘y(tǒng)上電荷是均勻分布在每一層的兩側(cè)。

為了加強(qiáng)耦合，研究人員通過用不同類型的原子替換層一側(cè)的原子，從而創(chuàng)建了電荷的不均勻分布，從而創(chuàng)建了一種新型的2-D材料，稱為Janus過渡金屬二鹵化氫。

黃說：“這種(原子變化)意味著電荷可能分布不均。” “這會(huì)在平面內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)電場，因此會(huì)吸引不同的分子，從而增強(qiáng)發(fā)光。”

同樣，如果可以通過以一定角度扭曲層將范德華層間耦合調(diào)整到正確的水平，則它可以感應(yīng)超導(dǎo)性，對(duì)電子和光學(xué)設(shè)備的發(fā)展具有重要意義。

在第二種改變二維材料以提高其功能的方法中，研究人員通過采用一層通常為扁平且薄的普通二維材料MoS2來增強(qiáng)能量上轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生的信號(hào)。將其卷成大致圓柱形。

使用MoS2材料進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)換過程是非線性光學(xué)效應(yīng)的一部分，其中，如果將光照射到對(duì)象中，則頻率會(huì)加倍，這就是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的地方。

Huang說：“我們一直希望在此過程中將頻率提高一倍。” “但是信號(hào)通常很弱，因此增強(qiáng)信號(hào)非常重要。”