(Nanowerk Nieuws) Een plat vel atomen kan fungeren als een soort antenne die licht absorbeert en de energie erin stuurt koolstof nanobuisjes, waardoor ze helder gloeien ("Resonante excitonoverdracht in gemengd-dimensionale heterostructuren voor het overwinnen van dimensionale beperkingen in optische processen"). Deze vooruitgang zou kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van kleine toekomstige lichtgevende apparaten die gebruik zullen maken van kwantumeffecten. Koolstofnanobuisjes lijken op zeer dunne, holle draden met een diameter van slechts een nanometer of zo. Ze kunnen op verschillende manieren licht genereren. Een laserpuls kan bijvoorbeeld negatief geladen elektronen in het materiaal opwekken, waardoor positief geladen 'gaten' achterblijven. Deze tegengestelde ladingen kunnen zich paren en een energetische toestand vormen die bekend staat als een exciton, die relatief ver langs een nanobuis kan reizen voordat zijn energie als licht vrijkomt. In principe zou dit fenomeen kunnen worden uitgebuit om zeer efficiënt te zijn nanoschaal lichtgevende apparaten. Helaas zijn er drie obstakels voor het gebruik van een laser om excitonen in koolstofnanobuisjes te genereren. Ten eerste is een laserstraal doorgaans 1,000 keer breder dan een nanobuisje, waardoor heel weinig van de energie daadwerkelijk door het materiaal wordt geabsorbeerd. Ten tweede moeten de lichtgolven perfect op één lijn liggen met de nanobuis om hun energie effectief af te geven. Ten slotte kunnen de elektronen in een koolstofnanobuisje alleen zeer specifieke golflengten van licht absorberen. Om deze beperkingen te overwinnen, wendde een team onder leiding van Yuichiro Kato van het RIKEN Nanoscale Quantum Photonics Laboratory zich tot een andere klasse nanomaterialen, bekend als 2D-materialen. Deze vlakke platen zijn slechts een paar atomen dik, maar kunnen veel breder zijn dan een laserstraal en zijn veel beter in het omzetten van laserpulsen in excitonen. Een atomair dunne vlok wolfraamdiselenide fungeert als reservoir voor excitonen, die zijn opgebouwd uit elektronen (rood) en gaten (blauw). Deze excitonen gaan snel over in een smal koolstofnanobuisje dat boven een greppel hangt. (Afbeelding: RIKEN Nanoscale Quantum Photonics Laboratory) De onderzoekers lieten koolstofnanobuisjes groeien boven een geul die uit isolatiemateriaal was gesneden. Vervolgens plaatsten ze een atomair dunne vlok wolfraamdiselenide bovenop de nanobuisjes. Toen laserpulsen deze vlok raakten, genereerden ze excitonen die in de nanobuis en over de lengte ervan bewogen, voordat ze licht vrijgaven met een langere golflengte dan de laser. Het duurde slechts een biljoenste van een seconde voordat elke exciton de ruimte passeerde 2D materiaal in de nanobuis. Door nanobuisjes te testen met een reeks verschillende structuren die cruciale energieniveaus in het materiaal beïnvloeden, identificeerden de onderzoekers ideale nanobuisvormen die de overdracht van excitonen uit het 2D-materiaal vergemakkelijken. Op basis van dit resultaat zijn ze van plan bandtechniek – een nuttig concept in de halfgeleidertechniek om apparaten met superieure eigenschappen te realiseren – op atomair dunne schaal te gebruiken. “Wanneer bandtechniek wordt toegepast op laagdimensionale halfgeleiders, zullen er naar verwachting nieuwe fysieke eigenschappen en innovatieve functionaliteiten ontstaan”, zegt Kato. “We hopen dit concept te kunnen ontwikkelen fotonisch en opto-elektronische apparaten die slechts een paar atoomlagen dik zijn”, voegt Kato toe. “Als we ze kunnen verkleinen tot de atomair dunne limiet, verwachten we dat er nieuwe kwantumeffecten zullen ontstaan, die nuttig kunnen worden voor de toekomst kwantumtechnologieën. '

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64906.php