Los científicos de la Universidad de Groningen utilizaron una matriz de nanopartículas de dientes de sierra de plata para producir fotoluminiscencia coherente con el valle en escamas bidimensionales de disulfuro de tungsteno a temperatura ambiente. Hasta ahora, esto solo podría lograrse a temperaturas muy bajas. La luz coherente se puede utilizar para almacenar o transferir información en electrónica cuántica. Este dispositivo híbrido de plasmón-excitón es prometedor para su uso en nanofotónica integrada (electrónica basada en luz). Los resultados fueron publicados en Comunicaciones de la naturaleza el 5 de febrero.

El disulfuro de tungsteno tiene propiedades electrónicas interesantes y está disponible como material 2-D. "La estructura electrónica del disulfuro de tungsteno monocapa muestra dos conjuntos de puntos o valles de menor energía, "explica el profesor asociado Justin Ye, jefe del grupo de Física de Dispositivos de Materiales Complejos de la Universidad de Groningen. Una posible aplicación es la fotónica, ya que puede emitir luz con polarización circular dependiente del valle, un nuevo grado de libertad para manipular información. Sin embargo, Valleytronics requiere luz coherente y polarizada. Desafortunadamente, trabajos anteriores demostraron que la polarización de la fotoluminiscencia en el disulfuro de tungsteno es casi aleatoria a temperatura ambiente.

Valles

"El disulfuro de tungsteno es único en el sentido de que estos dos valles no son idénticos, "dice Ye. Esto significa que para crear luz polarizada linealmente, ambos valles deben responder coherentemente para generar luz en la fotoluminiscencia. "Pero la dispersión en intervalos a temperatura ambiente destruye en gran medida la coherencia, de modo que la coherencia apreciable sólo se consigue a temperaturas muy bajas, cercanas a cero ".

Ye y su investigador postdoctoral Chunrui Han (ahora trabajando en el Instituto de Microelectrónica, Academia de Ciencias de China), por lo tanto, intentó un enfoque diferente para crear luz polarizada linealmente mediante el uso de una metasuperficie plasmónica, en forma de una matriz de nanopartículas plateadas de dientes de sierra. Dicho material interactúa fuertemente con el disulfuro de tungsteno y puede transferir la resonancia inducida por la luz en forma de un campo electromagnético en el metal. "Mejora la interacción material ligero, "dice Ye.

Plata

Al agregar una capa delgada de metasuperficie de plata encima de una monocapa de disulfuro de tungsteno, La polarización lineal inducida por la coherencia del valle aumenta a alrededor del 27 por ciento a temperatura ambiente. "Este rendimiento a temperatura ambiente es incluso mejor que la polarización de valle obtenida en muchos informes anteriores medidos a temperaturas muy bajas, ", dice Ye. La polarización lineal podría aumentarse aún más al 80 por ciento agregando la anisotropía de la resonancia plasmónica, en forma de diente de sierra, a la respuesta óptica del disulfuro de tungsteno. Esto significa que Ye y Han ahora pueden inducir fotoluminiscencia polarizada linealmente en este material.

Este logro permitirá utilizar tanto la coherencia de valle del disulfuro de tungsteno como la coherencia plasmónica de las metasuperficies en optoelectrónica a temperatura ambiente. El siguiente paso es reemplazar la luz láser que indujo la fotoluminiscencia con entrada eléctrica.