Desde la invención del primer láser del mundo, el láser de rubí, en 1960, el deseo humano de controlar la luz se ha extendido a varias industrias, incluidas las telecomunicaciones, medicamento, GPS, sensores ópticos y ordenadores ópticos. Recientemente, Un equipo de investigación de POSTECH ha dado un paso más hacia su objetivo de controlar la luz mediante la identificación de fenómenos ópticos no lineales que ocurren en heterobicapas compuestas de materiales bidimensionales.

Un fenómeno óptico no lineal se refiere a la aparición de luz cuya intensidad no se duplica cuando la intensidad de entrada óptica se duplica, en el que la salida resultante tiene diferentes frecuencias de la entrada original. Este fenómeno se comprende fácilmente si piensa en los electrones y los núcleos como osciladores conectados por resorte. Cuando el resorte se mueve en un ciclo constante, la luz se genera por la oscilación de electrones y núcleos. Si la fuerza de tracción del resorte es pequeña, solo se forma luz con la misma frecuencia que la fuerza externa aplicada, pero cuando se ejerce una fuerza fuerte, se produce luz con múltiples frecuencias. Entre estos, la luz con el doble de frecuencia de entrada se conoce como luz de 'generación de segundo armónico' (SHG). El fenómeno de onda armónica secundaria puede ocurrir en sustancias que no son simétricas en puntos, y se ha descubierto recientemente que la eficiencia es alta en cristales semiconductores 2-D como el disulfuro de molibdeno (MoS ₂ ) y disulfuro de tungsteno (WS ₂ ).

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Sunmin Ryu y Wontaek Kim en el programa integrado de maestría / doctorado en el Departamento de Química de POSTECH notó que la onda armónica secundaria producida por un material heterobicapa (MoS ₂ / WS ₂ ) no pudo ser explicado por el modelo existente, y confirmó que fue causado por la interferencia del GAA con diferentes fases. El equipo anticipó la diferencia de fase en SHG a través de los resultados de la espectroscopia de polarización de heterocapas que mostraban la luz SHG polarizada elípticamente. La diferencia de fase medida directamente a través del interferómetro de onda armónica secundaria fue cuantitativamente consistente con los resultados obtenidos de la espectroscopia de polarización, probando su hipótesis. Además, Los cálculos de DFT pudieron respaldar estos resultados.

Hasta ahora, los estudios de SHG de materiales 2-D se han limitado principalmente a su intensidad, pero esta es la primera vez que se midió la fase SHG y se demostró que hay una diferencia en la fase SHG entre los dos materiales. La investigación mostró la posibilidad de controlar la fase de un GAA.

"La investigación convencional se inclinó hacia la identificación de la orientación de las muestras de cristal 2-D utilizando la intensidad de SHG y su control a través de estímulos externos, "comentó el profesor Sunmin Ryu, quien dirigió el estudio. Añadió:"Este estudio no solo amplió nuestra comprensión de los fenómenos ópticos no lineales de los materiales 2-D, pero también abrió nuevas posibilidades para los métodos de control espectroscópicos no lineales ". Concluyó, "Se espera que los resultados de la investigación contribuyan en gran medida al control de los fenómenos ópticos no lineales mediante el uso de materiales 2-D para producir nuevos fotones con el doble de frecuencia de vibración y fase controlada".