Componentes electrónicos actuales en computadoras, Los teléfonos móviles y muchos otros dispositivos se basan en portadores de silicio microestructurados. Sin embargo, esta tecnología casi ha alcanzado sus límites físicos y los tamaños de estructura más pequeños posibles.

Por tanto, se están investigando intensamente los materiales bidimensionales (2-D). Uno puede imaginar estos materiales como películas extremadamente delgadas que constan de una sola capa de átomos. El más conocido es el grafeno, una capa de grafito atómicamente delgada. Por su descubrimiento, Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieron el Premio Nobel de Física en 2010.

Mientras que el grafeno consiste puramente en carbono, Hay muchos otros compuestos 2-D que se caracterizan por propiedades ópticas y electrónicas especiales. Actualmente se están investigando innumerables aplicaciones potenciales de estos compuestos, por ejemplo para su uso en células solares, en micro y optoelectrónica, en materiales compuestos, catálisis, en varios tipos de sensores y detectores de luz, en imágenes biomédicas o en el transporte de fármacos en el organismo.

La energía luminosa puede hacer vibrar los materiales bidimensionales

Para la función de estos compuestos 2-D, uno explota sus propiedades especiales. "Es importante saber cómo reaccionan a la excitación con luz, "dice el profesor Tobias Brixner, director de la Cátedra de Química Física I en Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg en Baviera, Alemania.

En principio, Los materiales 2-D se excitan electrónicamente al igual que las células solares de silicio ordinarias cuando les llega suficiente energía luminosa. Sin embargo, la energía puede hacer que la capa atómicamente delgada vibre al mismo tiempo. Esto a su vez influye en las propiedades optoelectrónicas.

La fuerza del acoplamiento excitón-fonón es difícil de determinar.

Hasta ahora, se desconocía la intensidad con la que la luz excita tales oscilaciones en un material bidimensional a temperatura ambiente. Ahora, en una colaboración internacional, un equipo dirigido por Tobias Brixner ha logrado por primera vez determinar la fuerza de la excitación de la oscilación tras la absorción de luz en un material 2-D, es decir, en un "dicalcogenuro de metal de transición", a temperatura ambiente.

"Esta cantidad, conocido en la jerga técnica como fuerza de acoplamiento excitón-fonón, es difícil de determinar porque a temperatura ambiente el espectro de absorción está muy `` manchado '' y no se pueden separar líneas espectrales individuales, "dice el físico y químico físico de la JMU.

Postdoctorado desarrolló microscopía 2-D coherente

Ahora, sin embargo, El investigador postdoctoral Dr. Donghai Li en Würzburg ha desarrollado el método de "microscopía 2-D coherente". Combina la resolución espacial de un microscopio con la resolución de tiempo de femtosegundos de pulsos láser ultracortos y con la resolución de frecuencia multidimensional. Esto permitió a Li cuantificar la influencia de las oscilaciones.

Brixner explica:"Sorprendentemente, resultó que la fuerza de acoplamiento excitón-fonón en el material investigado es mucho mayor que en los semiconductores convencionales. Este hallazgo es útil en el desarrollo posterior de materiales 2-D para aplicaciones específicas ".