p Quando os elétrons estão confinados em espaços muito pequenos, eles podem exibir eletricidade incomum, comportamento óptico e magnético. De confinar elétrons na folha atômica bidimensional de grafeno - um feito que ganhou o Prêmio Nobel de Física em 2010 - a restringir ainda mais os elétrons para alcançar a unidimensionalidade, esta ampla linha de pesquisa está transformando o panorama da pesquisa fundamental e dos avanços tecnológicos na física, química, captação de energia, informações e além. p Em um estudo publicado em Nature Communications , uma equipe internacional liderada por pesquisadores da Aalto University descobriu agora que o fósforo vermelho fibroso, quando os elétrons estão confinados em suas subunidades unidimensionais, pode mostrar grandes respostas ópticas, ou seja, o material mostra forte fotoluminescência sob irradiação de luz. Fósforo vermelho, como grafeno, pertence a um grupo único de materiais chamados materiais de van der Waals (1D vdW) unidimensionais. Um material 1D vdW é um tipo de material radicalmente novo que foi descoberto apenas em 2017. Até agora, a pesquisa em materiais de 1vdW se concentrou nas propriedades elétricas.

p A equipe descobriu as propriedades ópticas do fósforo vermelho fibroso 1D vdW por meio de medições como espectroscopia de fotoluminescência, onde eles direcionaram luz laser sobre as amostras e mediram a cor e o brilho da luz emitida de volta. Os resultados mostram que o material 1D vdW demonstra respostas ópticas anisotrópicas gigantes lineares e não lineares - em outras palavras, as respostas ópticas dependem fortemente da orientação do cristal de fósforo fibroso - bem como da intensidade da emissão, que se relaciona com o número de fótons emitidos durante um tempo específico.

p "A forma como ele respondeu nos experimentos torna o fósforo vermelho fibroso 1D vdW um material realmente interessante. Por exemplo, mostra respostas lineares e não lineares anisotrópicas gigantes, bem como a intensidade de emissão, o que é impressionante, "diz o Dr. Luojun Du, um pesquisador de pós-doutorado na Aalto University.

p A fotoluminescência do material - o efeito comumente visto na vida cotidiana em placas reflexivas ou brinquedos infantis que brilham no escuro, quando a luz é emitida após a absorção - também surpreendeu os pesquisadores. A equipe comparou a fotoluminescência do fósforo vermelho fibroso com dissulfeto de molibdênio em monocamada (MoS2), que é bem conhecido por sua forte fotoluminescência, e descobri que a intensidade da fotoluminescência era mais de 40 vezes mais intensa, tornando-o ultrabrilhante - embora muito brevemente.

p "A forte fotoluminescência do fósforo vermelho fibroso é inesperada. Na verdade, esperávamos inicialmente que a fotoluminescência do fósforo vermelho fibroso fosse apenas fraca. Com base em cálculos teóricos, este efeito não deveria ser forte, então agora estamos fazendo mais experimentos para esclarecer a origem de seu brilho posterior, "diz Du.

p "Eu acredito que os materiais unidimensionais de van der Waals, como o fósforo vermelho fibroso, mostram uma promessa real para monitores e outras aplicações, que contam com materiais que demonstram exatamente os comportamentos que vimos neste estudo. O espectro de sua resposta óptica anisotrópica também parece ser muito amplo se compararmos com as respostas de materiais convencionais, "diz o professor Zhipei Sun, quem lidera o grupo por trás do estudo.

p O estudo foi publicado em Nature Communications em 10 de agosto de 2021.