Sciencemag.cz
Doporučujeme
Excitony, tedy vázané páry elektron-díra, představují v posledních letech oblíbený předmět výzkumu, především s ohledem na vývoj elektroniky příští generace. Tyto kvazičástice (elektron, který excitací vyskočí z valenčního do vodivostního pásu, a kladně nabitá díra, která po něm zůstane) se v materiálech nadále pohybují společně.
Aktuální výzkum se zaměřil na to, jak se excitony chovají ve dvouvrstvě sulfidu molybdeničitého MoS2. Elektron může při excitaci zůstat buď součástí téže vrstvy jako díra, nebo se přesunout do druhé. Intra- a inter-excitony mají přitom podle výsledků studie rozdílné vlastnosti. Intra-excitony silně interagují se světlem a přitom mohou velmi jasně zářit. Inter-excitony naproti tomu září mnohem slaběji, nicméně se dají dále ladit. Mohou obsahovat různou energii a v závislosti na tom pak absorbují různé vlnové délky dopadajícího světla. Na rozdíl od vnitrovrstvých excitonů vykazují mezivrstevné excitony také velmi silné vzájemné nelineární interakce – a ty by mohly hrát zásadní roli v jejich potenciálních aplikacích (nelineární optika).
Richard Warburton a jeho kolegové z Basilejské univerzity nyní dokázali posunout mezivrstevné excitony tak, aby měly podobné energie jako ty v jediné vrstvě. Vznikly tak částice, které mohou vydávat intenzivní světlo, a současně spolu silně interagují (poznámka: snad by se dalo říct, že se za těchto podmínek oba typy chovají stejně, jako by šlo typ jediný). Využití by se mohly jako nový zdroj fotonů, určených např. pro kvantovou komunikaci.
Zajímavé by bylo zkusit podobná kouzla s excitony také v dalších dvojvrstvách 2D materiálů (obecněji: van der Waalsovy materiálů, tedy s vrstvami pouze slabě vázanými mezi sebou), a to včetně heterostruktur.
Lukas Sponfeldner et al, Capacitively and Inductively Coupled Excitons in Bilayer MoS2, Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.107401
Zdroj: University of Basel / Phys.org
