p Em um estudo publicado em Materiais avançados , pesquisadores do Laboratório Nacional de Ciências Físicas de Hefei na Microscale, a Universidade de Ciência e Tecnologia da China da Academia Chinesa de Ciências, usando uma estratégia de co-dopagem elétron-próton, inventou um novo material semicondutor semelhante a metal com excelente desempenho de ressonância plasmônica. Este material atinge uma concentração ultra-alta de portadores livres semelhante a metal que leva a um campo plasmônico forte e ajustável. p Os materiais plasmônicos são amplamente utilizados nas áreas de microscopia, de detecção, computação óptica e fotovoltaica. Os materiais plasmônicos mais comuns são ouro e prata. Alguns outros materiais também apresentam propriedades ópticas semelhantes às do metal, mas apresentam desempenho ruim em faixas de comprimento de onda limitadas.

p Nos últimos anos, muito esforço foi feito para encontrar materiais plasmônicos de alto desempenho, excluindo metais nobres. Os materiais semicondutores de óxido metálico têm propriedades ricas e ajustáveis, como luz, eletricidade, aquecer, e magnetismo. O tratamento de hidrogenação pode modificar efetivamente sua estrutura eletrônica para alcançar efeitos de plasmon ricos e ajustáveis. É um desafio aumentar significativamente a concentração intrinsecamente baixa de transportadores livres em materiais de óxido metálico.

p Os pesquisadores neste estudo desenvolveram uma estratégia de co-dopagem elétron-próton com cálculos teóricos. Eles hidrogenaram o material semicondutor MoO ₃ por meio de um tratamento simplificado de metal-ácido em condições moderadas, perceber a transição de fase isolante para metal controlável, que aumentam significativamente a concentração de transportadores livres no material de óxido metálico.

p A concentração de elétrons livres no MoO hidrogenado ₃ material é equivalente ao do metal precioso. Esta propriedade faz com que a resposta de ressonância de plasmon do material se mova da área do infravermelho próximo para a área de luz visível. A resposta de ressonância de plasmon do material tem um grande ganho e capacidade de ajuste.

p Usando caracterizações de espectroscopia ultrarrápida e simulações de primeiro princípio, os pesquisadores desvendaram a estrutura da banda de energia quase metálica no HxMoO dopado com hidrogênio ₃ com suas características dinâmicas de respostas plasmônicas.

p Para verificar sua modificação, eles realizaram os espectros Raman de superfície aumentada (SERS) de moléculas de rodamina 6G no material. O resultado mostrou que o fator de aprimoramento SERS atingiu até 1,1 × 10 ⁷ com um limite de detecção em concentração tão baixo quanto 1 × 10 ^-9 mol / L.

p Este estudo desenvolveu uma estratégia geral para aumentar a concentração de portadores livres em um sistema de material semicondutor não metálico, que não só percebeu um material de fase quase metálica com efeito de plasmon forte e ajustável a baixo custo, mas também ampliou significativamente a faixa variável das propriedades físicas e químicas dos materiais semicondutores. Ele fornece uma ideia única e orientação para projetar novos materiais funcionais de óxido de metal.