Optiske hemmeligheder af disulfid nanorør er beskrevet

Et internationalt samarbejde mellem forskere har påvist en stærk lys-stof-interaktion i suspensioner og selvsamlede film af wolframdisulfid-nanorør (NT-WS2). Resultaterne af forskningen er publiceret i Fysisk kemi Kemisk fysik .

I dette arbejde, de optiske egenskaber af uorganiske WS2 nanorør studeres i detaljer. Hovedparten af ​​forskningen blev udført under supervision af prof. Reshef Tenne (Weizmann Institute of Science, Israel), der opdagede wolframdisulfid nanorør i 1992. I dag, NT-WS2 syntetiseres i semi-industriel skala og anvendes i adskillige kommercielle smøreblandinger, samt nanokompositter i laboratorieskala og nanoelektroniske enheder. Imidlertid, i lang tid, optiske undersøgelser af sådanne nanorør forblev kontroversielle. For eksempel, funktionerne manifesteret i optiske ekstinktionsspektre af WS2 nanorør suspensioner blev fejlagtigt fortolket som sættet af excitoniske absorptionstoppe. Imidlertid, denne tilgang forklarede næppe både det signifikante skift af excitonenergierne med hensyn til bulk-WS2-værdierne og forskellene i optiske ekstinktionsspektre for NT-WS2-suspensionen og semi-orienterede film.

Baseret på en kompleks undersøgelse af NT-WS2 optiske egenskaber, forskerne fra Weizmann Institute of Science og Fakultetet for Materialevidenskab, MSU, har påvist stærk synlig og nær-infrarød lysspredning af disulfid nanorør, fører til maskering af excitoniske toppe. Vigtigt, de optiske målinger, der anvender en integrerende kugle, tillod registrering af "sandt" absorptionssignal, som viste, at nanorørets excitoniske toppe har næsten de samme energier som for bulk WS2.

Mere detaljeret undersøgelse af de optiske ekstinktions- og spredningsspektre, forstærket af finite-difference time-domain (FDTD) simulering og en fænomenologisk koblet oscillator (PCO) model, har vist, at NT-WS2 udviser stærk lys-stof interaktion og danner exciton-polaritoner. Denne del af forskningen blev udført af forskere fra Weizmann Institute of Science og Laboratory of Nanophotonics and Metamaterials, Det Fysiske Fakultet, Lomonosov MSU, ledet af prof. Andrey A. Fedyanin. Det blev demonstreret, at WS2 nanorør fungerer som kvasi 1-D polaritoniske nanosystemer og opretholder både excitoniske egenskaber og hulrumstilstande i det synlige-nære infrarøde område.

"Resultaterne af denne grundige og virkelig internationale forskning gør det muligt at overveje wolframdisulfid nanorør som en platform for udvikling af nye koncepter i nanorør-baserede fotoniske enheder. Desuden, viden om sådanne ikke-trivielle optiske træk ved disse nanostrukturer kaster lys over de mulige lys-høstende egenskaber af nanokompositter baseret på disulfid nanorør og plasmoniske nanopartikler (guld eller sølv), som er omfattende udviklet af unge forskere fra Det Materialvidenskabelige Fakultet, MSU, sagde Alexander Polyakov, medforfatteren til artiklen.