Сегодня в журнале Optica оптического общества (OSA) ученые-оптики и материаловеды из Университета Рочестера и Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе описывают базовую модельную схему, состоящую из серебряной нанопроволоки и однослойной чешуйки дисульфида молибендума (MoS2). ).Используя лазер для возбуждения электромагнитных волн, называемых плазмонами, на поверхности провода, исследователи обнаружили, что чешуйка MoS2 на дальнем конце провода генерирует сильное световое излучение. Двигаясь в другом направлении, по мере того как возбужденные электроны расслаблялись, они собирались проволокой и преобразовывались обратно в плазмоны, которые излучали свет той же длины волны.
«Мы обнаружили, что между плазмонами и атомарно тонким материалом существует ярко выраженное наноразмерное взаимодействие света и вещества, которое можно использовать в нанофотонных интегральных схемах», — сказал Ник Вамвакас, доцент кафедры квантовой оптики и квантовой физики в Университете Рочестера и старший автор книги. бумага.Как правило, около трети оставшейся энергии теряется на каждые несколько микрон (миллионных долей метра), которые плазмоны перемещаются по проводу, объяснил Кеннет Гудфеллоу, аспирант Рочестерского института оптики и ведущий автор статьи «Оптика».
«Было удивительно видеть, что после поездки туда и обратно осталось достаточно энергии, — сказал Гудфеллоу.По словам Гудфеллоу, фотонные устройства могут быть намного быстрее электронных, но они более громоздкие, потому что устройства, фокусирующие свет, нельзя миниатюризировать почти так же, как электронные схемы.
Новые результаты обещают регулировать передачу света и поддерживать интенсивность сигнала в очень малых размерах.С момента открытия графена, единственного слоя углерода, который можно извлечь из графита с помощью клейкой ленты, ученые стремительно исследуют мир двумерных материалов. Эти материалы обладают уникальными свойствами, которые не проявляются в их объемной форме.
Как и графен, MoS2 состоит из слоев, которые слабо связаны друг с другом, поэтому их можно легко разделить. В объемном MoS2 электроны и фотоны взаимодействуют так же, как в традиционных полупроводниках, таких как кремний и арсенид галлия.
По мере того как MoS2 превращается в более тонкие и тонкие слои, передача энергии между электронами и фотонами становится более эффективной.Ключ к желаемым фотонным свойствам MoS2 лежит в структуре его запрещенной зоны. По мере того, как количество слоев материала уменьшается, он переходит от непрямой к прямой запрещенной зоне, что позволяет электронам легко перемещаться между энергетическими зонами, высвобождая фотоны.
Графен неэффективен при излучении света, потому что у него нет запрещенной зоны.Объединение электроники и фотоники в одних и тех же интегральных схемах может значительно улучшить производительность и эффективность мобильных технологий.
Исследователи говорят, что следующим шагом будет демонстрация их примитивной схемы со светодиодами.