(Phys.org) - Une équipe de chercheurs affiliés aux universités Columbia et Stanford a trouvé un moyen de contrôler la réponse optique de matériaux atomiquement minces sur des échelles de temps extrêmement courtes. Dans leur article publié dans la revue Photonique de la nature , l'équipe décrit leur approche et pourquoi ils pensent qu'elle pourrait aider au développement de dispositifs photoniques.

Dans le cadre de leurs efforts pour mieux comprendre les dichalcogénures de métaux de transition (les TMDC passent de semi-conducteurs à bande interdite indirecte lorsqu'ils sont trouvés en vrac à des semi-conducteurs à bande interdite directe lorsqu'ils sont réduits à un ou deux échantillons d'épaisseur atomique et peuvent être utilisés pour créer des films utiles dans les applications optiques), l'équipe examiné des échantillons 2D de séléniure de tungstène pour aider à fournir des réponses. Les TMDC sont désignés par la structure, MX 2 , où M est un métal de transition particulier et X est un chalcogène, ainsi le séléniure de tungstène, est WS 2.

L'équipe a soumis des échantillons de matériau à un et deux atomes d'épaisseur à des tirs laser très courts, notant la réponse photo sur une large gamme de fréquences. Ce faisant, les chercheurs notent, fait absorber les porteurs de charge excités par le matériau, ce qui fait que le matériau agit à certains égards comme un métal. Les porteurs, ils notent aussi, changé le caractère des états excités - pendant les périodes de forte excitation, les charges se sont annulées, laissant un plasma exempt d'électrons et de trous, alias une transition de Mott - un exemple de réponse optique contrôlée. En l'absence d'excitations aussi élevées, un exciton est normalement créé en raison de l'attraction des porteurs.

Les transitions de Mott dans les TMDC sont au cœur de la recherche impliquant la physique à plusieurs corps, et d'autres chercheurs prendront probablement note du fait qu'il est maintenant clair qu'au moins un type est capable de résister à l'assaut d'impulsions laser rapides - cela les suggère pour une utilisation possible dans les cellules solaires ou d'autres applications où un matériau sera soumis à des conditions difficiles.

L'équipe pense que leurs découvertes pourraient conduire à des avancées dans les affichages flexibles, les rendant moins chers à produire et également dans divers autres appareils électroniques. Ils prévoient de poursuivre leur travail, dans l'espoir d'en savoir plus sur la façon dont les électrons dans de tels matériaux interagissent.

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