Enkle materialer giver et kig ind i kvanteområdet

Som rapporteret i Naturfysik , et Berkeley Lab-ledet team af fysikere og materialeforskere var den første til entydigt at observere og dokumentere de unikke optiske fænomener, der forekommer i visse typer syntetiske materialer kaldet moire; supergitter. De nye fund vil hjælpe forskere med at forstå, hvordan man bedre manipulerer materialer til lysemittere med kontrollerbare kvanteegenskaber.

Moire; supergitter fremstilles ved at lægge lag af enkelt-atom-tykke materialer oven på hinanden i præcise konfigurationer for at skabe et større og mere komplekst overordnet mønster. I disse arrangementer de ellers simple kompositmaterialer udviser spændende adfærd.

For eksempel, nylige undersøgelser fra samme team viste, at moire; supergitter fremstillet med tre lag grafen klemt mellem lag af bornitrid kan fungere som en eksotisk isolator og en høj temperatur superleder.

I den aktuelle undersøgelse, Berkeley Lab kandidatstuderende forsker Emma Regan og hendes kolleger brugte to meget følsomme spektroskopimetoder til at undersøge excitonerne (bundne elektronpar og elektronhuller, som forekommer i halvledende materialer) på tværs af lagene i en moire; supergitter dannet af wolframdisulfid og wolframdiselenid.

"Vores arbejde giver den nødvendige klarhed om, hvordan excitonerne i moire; supergitter kan eksistere i forskellige tilstande, "sagde Regan." Og nu kender vi en ligetil måde at skabe perfekte arrays af excitoner mellem lag med tydelige optiske egenskaber, som kan fungere som lysemittere i næste generations elektroniske enheder. "