Por primera vez, Los científicos han creado capas únicas de un mineral raro natural llamado tungsteno, o WS ₂ . La hoja resultante de átomos de azufre y tungsteno apilados forma un patrón de panal de triángulos que se ha demostrado que tienen una emisión de luz inusual, o fotoluminiscente, propiedades. Según el líder del equipo Mauricio Terrones, profesor de física y ciencia e ingeniería de materiales en Penn State, las estructuras triangulares tienen aplicaciones potenciales en tecnología óptica; por ejemplo, para uso en detectores de luz y láseres. Los resultados de la investigación se publicarán en una edición impresa de la revista. Nano letras .

Terrones explicó que la creación de monocapas, individuales, Capas de un átomo de espesor:es de especial interés para los científicos porque se sabe que las propiedades químicas de los minerales y otras sustancias cambian según su espesor atómico. abriendo la puerta a aplicaciones potencialmente útiles de materiales multicapa de varios espesores. En investigaciones anteriores, Los científicos habían logrado la hazaña de hacer una monocapa de grafeno, una sustancia similar al grafito que se encuentra en las minas de los lápices. "La técnica que utilizaron estos investigadores fue tediosa, pero funcionó, ", Dijo Terrones." Básicamente eliminaron, o exfoliado, el grafeno, capa por capa, con cinta adhesiva, hasta que se redujeron a un solo átomo de espesor ".

Ahora, por primera vez, Terrones y su equipo han utilizado un método de sulfuración y reducción térmica controlada, o deposición de vapor químico, para lograr la misma hazaña con un mineral raro llamado tungsteno. Los científicos comenzaron depositando pequeños cristales de óxido de tungsteno, que tienen menos de un nanómetro de altura, y luego pasaron los cristales a través de vapor de azufre a 850 grados Celsius. Este proceso dio lugar a capas individuales, o láminas, compuestas por un átomo de espesor. La estructura resultante, llamada disulfuro de tungsteno, es un patrón de panal de triángulos que consta de átomos de tungsteno unidos con átomos de azufre.

"Una de las propiedades más interesantes de la monocapa de disulfuro de tungsteno es su fotoluminiscencia, "Terrones dijo. Terrones explicó que la fotoluminiscencia ocurre cuando una sustancia absorbe luz en una longitud de onda y reemite esa luz en una longitud de onda diferente. La propiedad de fotoluminiscencia también ocurre en ciertos animales bioluminiscentes como el rape y las luciérnagas". Un descubrimiento interesante de nuestro trabajo es el hecho de que vemos la fotoluminiscencia más fuerte en los bordes de los triángulos, justo donde cambia la química de los átomos, con mucha menos fotoluminiscencia en el centro de los triángulos, ", Dijo Terrones." También hemos descubierto que estas nuevas monocapas se iluminan a temperatura ambiente. Por lo tanto, no se necesitan requisitos especiales de temperatura para que el material exhiba esta propiedad ".

Coautor Vincent H. Crespi, Profesor Distinguido de Física, Química, y Ciencia e Ingeniería de Materiales en Penn State, adicional, "Las imágenes de la fotoluminiscencia son hermosas; los triángulos se iluminan alrededor de sus bordes como pequeños adornos navideños, adornos navideños con efectos potencialmente transformadores, aplicaciones a largo plazo en nanoóptica ".

La investigación tiene muchas aplicaciones potenciales en los campos de la detección de luz óptica, la producción de diodos emisores de luz, e incluso tecnología láser. Los investigadores también planean probar la tecnología de deposición de vapor químico para cultivar monocapas innovadoras utilizando otros materiales en capas con aplicaciones potencialmente útiles.