通過對不同的二維材料進行分層，巴塞爾大學(xué)的物理學(xué)家創(chuàng)造了一種新穎的結(jié)構(gòu)，能夠吸收幾乎所有選定波長的光。該成就取決于雙層二硫化鉬。新結(jié)構(gòu)的特殊性能使其成為光學(xué)組件或單個光子源的應(yīng)用候選者，它們在量子研究中起著關(guān)鍵作用。研究結(jié)果發(fā)表在科學(xué)期刊《自然納米技術(shù)》上。

新型二維材料是當(dāng)前世界范圍內(nèi)的熱門研究主題。特別引起關(guān)注的是范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)，它由范德華力將不同材料的單個層組成。不同層之間的相互作用可以使所得材料具有全新的性能。

雙層解鎖關(guān)鍵屬性

已經(jīng)有范德華力異質(zhì)結(jié)構(gòu)吸收高達100%的光。單層二硫化鉬的吸收能力在此范圍內(nèi)。吸收光后，電子會脫離其在價帶中的原始位置，留下帶正電的空穴。電子移動到更高的能級，稱為導(dǎo)帶，在那里電子可以自由移動。

產(chǎn)生的空穴和電子根據(jù)庫侖定律相互吸引，產(chǎn)生在室溫下保持穩(wěn)定的結(jié)合的電子-空穴對。然而，隨著單層的二硫化鉬也沒有辦法來控制光波長被吸收。巴塞爾大學(xué)物理系和瑞士納米科學(xué)研究所的理查德·沃伯頓教授解釋說：“只有添加第二層二硫化鉬，我們才能獲得可調(diào)性，這是用于應(yīng)用目的的必不可少的特性。”

吸收和可調(diào)性

Warburton和他的團隊與法國研究人員緊密合作，成功建立了這樣一個結(jié)構(gòu)。物理學(xué)家使用了夾在絕緣體和導(dǎo)電石墨烯兩面之間的雙層二硫化鉬雙層。

“如果向外部石墨烯層施加電壓，則會產(chǎn)生電場，從而影響兩個二硫化鉬層的吸收性能，”沃伯頓團隊的博士生，研究的主要作者納丁·萊斯剛解釋說。“通過調(diào)節(jié)施加的電壓，我們可以選擇在這些層中形成電子-空穴對的波長。”

理查德·沃伯頓(Richard Warburton)補充說：“這項研究可以為開發(fā)調(diào)制器等光電器件的新方法鋪平道路。” 調(diào)制器用于有選擇地改變信號的幅度。另一個潛在的應(yīng)用是生成單個光子，這對量子技術(shù)具有重要意義。