Un artículo del Laboratorio de Fotónica Cuántica en Heriot-Watt, publicado hoy en top-tier Materiales de la naturaleza , identifica cómo atrapar excitones entre capas (IX) y sus huellas digitales cuánticas. Los IX están atrapados por la interacción de dos láminas de átomos hechas de diferentes dicalcogenuros de metales de transición (TMD), que se apilan con un pequeño giro para formar un patrón de muaré.

Para los menos alfabetizados en cuántica, o más a la moda, Los patrones de interferencia de moiré surgen cuando se combinan dos plantillas similares pero ligeramente desplazadas, como la tela de seda que ha sido sometida a calor y presión para darle una apariencia ondulada. En el Laboratorio de Fotónica Cuántica, dirigido por el profesor Gerardot, los patrones muaré afectan las propiedades clave de las heteroestructuras atómicas para crear un nuevo material cuántico.

Materiales bidimensionales (2-D), como el grafeno o los TMD, puede formar una variedad de heteroestructuras unidas por fuerzas débiles de van der Waals (vdW), dotando a los científicos de una rica caja de herramientas para diseñar sus propiedades optoelectrónicas. Las multicapas VdW también pueden formar patrones de muaré, una variación periódica de la alineación entre los átomos correspondientes en capas adyacentes, torciendo las hojas en un ángulo relativo y / o combinando materiales con diferentes constantes de celosía.

Además, Las características peculiares se derivan de la naturaleza 2-D de las capas TMD, incluido un fenómeno llamado bloqueo de capa de valle de espín, que abren conexiones potenciales a los campos más amplios de la espintrónica y la valleytronics que son de interés para los dispositivos optoelectrónicos de próxima generación.

El profesor Gerardot explica la importancia de sus hallazgos:"Los excitones de la capa intermedia atrapados en patrones de muaré atómicos son muy prometedores para el diseño de materiales cuánticos basados ​​en heteroestructuras de van der Waals, y las investigaciones sobre sus propiedades fundamentales son cruciales para futuros desarrollos en el campo ".

La comunidad científica todavía busca estrategias para verificar la naturaleza de los sitios de captura y comprender el papel de las imperfecciones de las muestras. Podría emplearse una combinación de métodos experimentales para aclarar el papel de la reconstrucción atómica, deformación y otros defectos, correlacionar medidas ópticas y técnicas de microscopía no invasiva.

Quantum Photonics Lab está diseñando dispositivos electrónicos totalmente sintonizables, basado en los materiales cuánticos retorcidos, para comprender completamente cómo el muaré puede interactuar entre sí y ser explotado para aplicaciones de óptica cuántica.

Dentro de un campo particularmente rico en oportunidades, la ciencia avanza a un ritmo impresionante y se pueden esperar muchos avances.