Un nuevo estudio realizado por un equipo internacional de investigadores dirigido por la Universidad de Minnesota destaca cómo la manipulación de materiales 2D podría hacer que nuestros dispositivos modernos sean más rápidos. menor, y mejor.

Los resultados están ahora en línea y se publicarán en Materiales de la naturaleza , una revista científica líder en ciencia de materiales e investigación en ingeniería.

Los materiales bidimensionales son una clase de nanomateriales que tienen solo unos pocos átomos de espesor. Los electrones de estos materiales pueden moverse libremente en el plano bidimensional, pero su movimiento restringido en la tercera dirección está gobernado por la mecánica cuántica. La investigación sobre estos nanomateriales está todavía en su infancia, pero materiales 2D como el grafeno, Los dicalcogenuros de metales de transición y el fósforo negro han atraído una enorme atención por parte de científicos e ingenieros por sus increíbles propiedades y su potencial para mejorar los dispositivos electrónicos y fotónicos.

En este estudio, investigadores de la Universidad de Minnesota, MIT, Stanford, Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU., IBM, y universidades en Brasil, Reino Unido y España, se unieron para examinar las propiedades ópticas de varias docenas de materiales 2D. El objetivo del artículo es unificar la comprensión de las interacciones luz-materia en estos materiales entre los investigadores y explorar nuevas posibilidades para futuras investigaciones.

Discuten cómo los polaritones, una clase de cuasipartículas formadas a través del acoplamiento de fotones con dipolos de carga eléctrica en sólidos, permiten a los investigadores unir la velocidad de las partículas de luz fotónica y el pequeño tamaño de los electrones.

"Con nuestros dispositivos, queremos velocidad, eficiencia, y queremos pequeños. Polaritons podría ofrecer la respuesta, "dijo Tony Low, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de Minnesota y autor principal del estudio.

Al excitar los polaritones en materiales 2D, La energía electromagnética se puede enfocar a un volumen un millón de veces más pequeño en comparación con cuando se propaga en el espacio libre.

"Los materiales bidimensionales en capas han surgido como una fantástica caja de herramientas para nano-fotónica y nano-optoelectrónica, Proporcionar un diseño personalizado y capacidad de adaptación para propiedades que no son posibles de realizar con materiales convencionales. "dijo Frank Koppens, líder de grupo en el Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona, España, y coautor del estudio. "Esto ofrecerá enormes oportunidades para las aplicaciones".

Otros miembros del equipo de la industria privada también reconocen el potencial en aplicaciones prácticas.

"El estudio de los plasmones-polaritones en dos dimensiones no es solo un tema de investigación fascinante, pero también ofrece posibilidades para importantes aplicaciones tecnológicas, "dijo Phaedon Avoruris, IBM Fellow en el IBM T. J. Watson Research Center y coautor del estudio. "Por ejemplo, un material de capa atómica como el grafeno extiende el campo de plasmónicos a las regiones de infrarrojos y terahercios del espectro electromagnético, lo que permite aplicaciones únicas que van desde la detección y la toma de huellas dactilares de cantidades diminutas de biomoléculas, a aplicaciones en comunicaciones ópticas, captación de energía e imágenes de seguridad ".

El nuevo estudio también examinó las posibilidades de combinar materiales 2D. Los investigadores señalan que todo material 2D tiene ventajas y desventajas. La combinación de estos materiales crea nuevos materiales que pueden tener las mejores cualidades de ambos.

"Cada vez que miramos un material nuevo, encontramos algo nuevo, ", Dijo Low." El grafeno a menudo se considera un material 'maravilloso', pero combinarlo con otro material puede hacerlo aún mejor para una amplia variedad de aplicaciones ".

Para leer el artículo de investigación completo, titulado "Polaritones en materiales bidimensionales en capas, " visita el Materiales de la naturaleza sitio web.