Os átomos na estrutura cristalina do dissulfeto de tântalo se organizam em estrelas de seis pontas que podem ser manipuladas pela luz, de acordo com pesquisadores da Rice University. O fenômeno pode ser usado para controlar o índice de refração do material. Pode ser útil para monitores 3D, realidade virtual e sistemas lidar para veículos autônomos. Crédito:Weijian Li / Rice University
Cristais microscópicos em dissulfeto de tântalo têm um papel importante no que pode se tornar um sucesso para monitores 3-D, realidade virtual e até veículos autônomos.
Uma matriz bidimensional do material tem características ópticas únicas que podem ser controladas em condições ambientais e sob iluminação geral, de acordo com o engenheiro Gururaj Naik e o estudante de graduação Weijian Li da Brown School of Engineering de Rice.
Quando eles puxam uma lasca bidimensional de uma amostra em massa (com aquela ferramenta testada e comprovada, fita adesiva) e iluminar, o material em camadas reorganiza as ondas de densidade de carga dos elétrons que fluem, alterando seu índice de refração.
A luz emitida ao longo do eixo afetado muda de cor dependendo da intensidade da luz que entra.
A descoberta é detalhada no jornal American Chemical Society Nano Letras .
"Precisamos de um material óptico que possa mudar o índice de refração para aplicações como realidade virtual, Monitores 3-D, computadores ópticos e lidar, que é necessário para veículos autônomos, "disse Naik, professor assistente de engenharia elétrica e da computação. "Ao mesmo tempo, tem que ser rápido. Só então poderemos habilitar essas novas tecnologias. "
Weijian Li, estudante de graduação da Rice University, se prepara para testar cristais de dissulfeto de tântalo. O material possui características óticas únicas que podem ser controladas em condições ambientais e sob iluminação geral. Crédito:Jeff Fitlow
Dissulfeto de tântalo, um semicondutor, composto em camadas com um centro de metal prismático, parece caber na conta. O material já é conhecido por abrigar ondas de densidade de carga em temperatura ambiente que permitem ajustes em sua condutividade elétrica, mas a força da entrada de luz também muda seu índice de refração, que quantifica a velocidade em que a luz viaja. Isso o torna sintonizável, Disse Naik.
Quando exposto à luz, a camada de tântalo se reorganiza em uma rede de estrelas de 12 átomos, como a estrela de David ou emblemas do xerife, que facilitam as ondas de densidade de carga. A maneira como essas estrelas são empilhadas determina se o composto é isolante ou metálico ao longo de seu eixo c.
Acontece que isso também determina seu índice de refração. A luz faz com que as estrelas se realinhem, mudando as ondas de densidade de carga o suficiente para afetar as constantes ópticas do material.
"Isso pertence a uma classe do que chamamos de materiais fortemente correlacionados, o que significa que os elétrons interagem fortemente uns com os outros, "Li disse." Neste caso, podemos prever as propriedades que mostram uma forte resposta a algum estímulo externo. "
Que o estímulo seja tão brando quanto a luz branca ambiente é uma vantagem, Naik acrescentou. "Este é o primeiro material que vimos em que a interação da luz acontece não apenas com partículas individuais, mas com uma coleção de partículas juntas, à temperatura ambiente, ", disse ele. O fenômeno parece funcionar em dissulfeto de tântalo tão fino quanto 10 nanômetros e tão grosso quanto um milímetro, ele disse.
"Achamos que esta é uma descoberta importante para aqueles que estudam materiais fortemente correlacionados para aplicações, "Naik disse." Nós mostramos que a luz é um botão muito poderoso para mudar como a correlação se estende neste material. "
