Cientistas da Universidade de Groningen usaram um arranjo nanoslit dente de serra de prata para produzir fotoluminescência coerente com vale em flocos de dissulfeto de tungstênio bidimensionais em temperatura ambiente. Até agora, isso só poderia ser alcançado em temperaturas muito baixas. A luz coerente pode ser usada para armazenar ou transferir informações na eletrônica quântica. Este dispositivo híbrido plasmon-exciton é promissor para uso em nanofotônica integrada (eletrônica baseada em luz). Os resultados foram publicados em Nature Communications em 5 de fevereiro.

O dissulfeto de tungstênio tem propriedades eletrônicas interessantes e está disponível como um material 2-D. "A estrutura eletrônica do dissulfeto de tungstênio monocamada mostra dois conjuntos de pontos ou vales de menor energia, "explica o professor associado Justin Ye, chefe do grupo de Física de Dispositivos de Materiais Complexos da Universidade de Groningen. Uma aplicação possível é em fotônica, já que pode emitir luz com polarização circular dependente do vale - um novo grau de liberdade para manipular informações. Contudo, Valleytronics requer luz coerente e polarizada. Infelizmente, trabalhos anteriores mostraram que a polarização da fotoluminescência no dissulfeto de tungstênio é quase aleatória à temperatura ambiente.

Vales

"O dissulfeto de tungstênio é o único que esses dois vales não são idênticos, "diz Ye. Isso significa que, para criar luz polarizada linearmente, ambos os vales devem responder coerentemente para gerar luz na fotoluminescência. "Mas o espalhamento intervalado à temperatura ambiente destrói em grande parte a coerência, portanto, uma coerência apreciável só é alcançada em temperaturas muito baixas, próximas de zero. "

Ye e seu pesquisador de pós-doutorado Chunrui Han (agora trabalhando no Instituto de Microeletrônica, Academia Chinesa de Ciências), portanto, tentou uma abordagem diferente para criar luz polarizada linearmente usando uma metassuperfície plasmônica, na forma de um arranjo de nanoslit dente de serra prateado. Esse material interage fortemente com o dissulfeto de tungstênio e pode transferir ressonância induzida pela luz na forma de um campo eletromagnético no metal. "Aumenta a interação luz-material, "diz Ye.

Prata

Ao adicionar uma fina camada de metassuperfície de prata no topo de uma monocamada de dissulfeto de tungstênio, a polarização linear induzida pela coerência do vale é aumentada para cerca de 27 por cento à temperatura ambiente. "Este desempenho em temperatura ambiente é ainda melhor do que a polarização de vale obtida em muitos relatórios anteriores medidos em temperaturas muito baixas, "diz Ye. A polarização linear poderia ser aumentada ainda mais para 80 por cento, adicionando a anisotropia de ressonância plasmônica, na forma do padrão dente de serra, à resposta óptica do dissulfeto de tungstênio. Isso significa que Ye e Han agora são capazes de induzir fotoluminescência polarizada linearmente neste material.

Esta conquista possibilitará o uso tanto da coerência de vale do dissulfeto de tungstênio quanto da coerência plasmônica de metassuperfícies em optoeletrônica em temperatura ambiente. A próxima etapa é substituir a luz laser que induziu a fotoluminescência por uma entrada elétrica.