Si un sólido puede emitir luz o no, por ejemplo, como un diodo emisor de luz (LED), depende de los niveles de energía de los electrones en su red cristalina. Un equipo internacional de investigadores dirigido por los físicos Dr. Hangyong Shan y Prof. Dr. Christian Schneider de la Universidad de Oldenburg ha logrado manipular los niveles de energía en una muestra ultrafina del diseleniuro de tungsteno semiconductor de tal manera que este material, que normalmente tiene un bajo rendimiento de luminiscencia, comenzó a brillar. El equipo ahora ha publicado un artículo sobre su investigación en la revista científica Nature Communications .

Según los investigadores, sus hallazgos constituyen un primer paso hacia el control de las propiedades de la materia a través de campos de luz. "La idea se ha discutido durante años, pero aún no se ha implementado de manera convincente", dijo Schneider. El efecto de la luz podría utilizarse para optimizar las propiedades ópticas de los semiconductores y contribuir así al desarrollo de innovadores LED, células solares, componentes ópticos y otras aplicaciones. En particular, las propiedades ópticas de los semiconductores orgánicos (plásticos con propiedades semiconductoras que se utilizan en pantallas flexibles y células solares o como sensores en textiles) podrían mejorarse de esta manera.

El diseleniuro de tungsteno pertenece a una clase inusual de semiconductores que consisten en un metal de transición y uno de los tres elementos, azufre, selenio o telurio. Para sus experimentos, los investigadores utilizaron una muestra que consistía en una sola capa cristalina de átomos de tungsteno y selenio con una estructura tipo sándwich. En física, estos materiales, que tienen solo unos pocos átomos de espesor, también se conocen como materiales bidimensionales (2D). A menudo tienen propiedades inusuales porque los portadores de carga que contienen se comportan de una manera completamente diferente a los de los sólidos más gruesos y, a veces, se los denomina "materiales cuánticos".

El equipo dirigido por Shan y Schneider colocó la muestra de diseleniuro de tungsteno entre dos espejos especialmente preparados y utilizó un láser para excitar el material. Con este método pudieron crear un acoplamiento entre partículas de luz (fotones) y electrones excitados. "En nuestro estudio, demostramos que a través de este acoplamiento, la estructura de las transiciones electrónicas se puede reorganizar de modo que un material oscuro se comporte efectivamente como uno brillante", explicó Schneider. "El efecto en nuestro experimento es tan fuerte que el estado inferior de diseleniuro de tungsteno se vuelve ópticamente activo". El equipo también pudo demostrar que los resultados experimentales coincidían en gran medida con las predicciones de un modelo teórico. + Explora más

Resolviendo el misterio de la luz cuántica en capas delgadas