Ny dual-resonans metode i 2-D materialer kan anspore fremskridt inden for fotonik

Forskere ved Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology, Korea, har udviklet en ny proces, der giver en ultrahurtig proces med fotongenerering i todimensionale materialer. Denne proces kan potentielt stimulere udviklingen af ​​avancerede optiske enheder inden for fotonik.

Fotonik, eller videnskaben om at manipulere lys, har forskellige anvendelser inden for moderne elektronik - f.eks. inden for informationsteknologi, halvledere, og sundhedsbaserede enheder. Dermed, forskere globalt har været fokuseret på at finde nye metoder til at anspore fremskridt inden for fotonik. Men, udfordringen ligger i at optimere processen med "fotongenerering" efter ønske, hvilket er afgørende for alle fotoniske applikationer.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i Nano bogstaver , et team af forskere ved Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), ledet af professor J.D. Lee, udviklet en ny mekanisme til at maksimere effektiviteten af ​​fotonkonvertering i 2-D materialer. Forskerne opnåede dette ved at undersøge en metode kaldet "ikke-lineær andenharmonisk generation" (SHG), en optisk proces, hvor to fotoner med samme frekvens interagerer med et ikke -lineært materiale og genererer en ny foton med dobbelt så stor energi, hvilket resulterer i en fordobling af frekvensen. "Den effektive generation af fotoner er en afgørende del af udviklingen af ​​fotoniske enheder. I vores undersøgelse har vi udviklede en ultrahurtig proces med fotonkonvertering i et atomistisk lagmateriale til innovation af fotonikbaserede applikationer. "

I deres undersøgelse, forskerne fokuserede på et 2-D-materiale kaldet wolframdiselenid (WSe2), på grund af dets spændende bandegenskaber. For eksempel, dette materiale består af forskellige "resonanspunkter", der følsomt reagerer på absorptionen af ​​lyspartikler kaldet "fotoner". Prof Lee siger, "Vi fokuserede på denne funktion i WSe2 og afslørede en ny proces til at konvertere" farven "i fotoner gennem den maksimerede dual resonant -tilstand."

Baseret på SHG, forskerne foreslog en ny metode kaldet "dual-resonant optisk sumfrekvensgenerering" (SFG), hvor de valgte to resonanspunkter i WSe2 kaldet A- og D -excitoner, henholdsvis. Ved hjælp af denne metode, fandt forskerne, at når WSe2 bestråles ved hjælp af to excitationspulser (ω1 og ω2), med en af ​​de to pulser (ω1) indstillet til A exciton og deres sumfrekvens (ω1 + ω2) til D exciton, signalet er 20 gange højere end single-resonant mode! Ikke kun dette, intensiteten, der blev produceret ved denne metode, viste sig at være en størrelsesorden højere end SHG under de samme betingelser. Disse fund blev derefter bekræftet ved hjælp af forskellige teknikker, herunder densitet funktionel teori og optiske eksperimenter. Prof Lee udtaler, "Vores foreslåede dual-resonant SFG-metode giver ny videnskabelig indsigt i ikke kun ikke-lineære spektroskopiske og mikroskopiske metoder, men også ikke-lineær optik og teknologi ved hjælp af todimensionale halvledere."

Disse fund viser et enormt potentiale for udvikling af avancerede fotoniske enheder. Prof Lee slutter, "Vores undersøgelse kan potentielt tage fotonisk-baserede applikationer til det næste niveau-f.eks. billigere diagnostiske metoder gennem bedre optiske billeddannelsesinstrumenter i den nærmeste fremtid. "