Se um sólido pode ou não emitir luz, por exemplo, como um diodo emissor de luz (LED), depende dos níveis de energia dos elétrons em sua rede cristalina. Uma equipe internacional de pesquisadores liderada pelos físicos da Universidade de Oldenburg Dr. Hangyong Shan e Prof. Dr. Christian Schneider conseguiu manipular os níveis de energia em uma amostra ultrafina do semicondutor disseleneto de tungstênio de tal forma que este material, que normalmente tem um baixo rendimento de luminescência, começou a brilhar. A equipe agora publicou um artigo sobre sua pesquisa na revista científica Nature Communications .
Segundo os pesquisadores, suas descobertas constituem um primeiro passo para controlar as propriedades da matéria por meio de campos de luz. "A ideia vem sendo discutida há anos, mas ainda não foi implementada de forma convincente", disse Schneider. O efeito de luz pode ser usado para otimizar as propriedades ópticas de semicondutores e, assim, contribuir para o desenvolvimento de LEDs inovadores, células solares, componentes ópticos e outras aplicações. Em particular, as propriedades ópticas de semicondutores orgânicos – plásticos com propriedades semicondutoras que são usados ​​em telas flexíveis e células solares ou como sensores em têxteis – podem ser aprimoradas dessa maneira.

O disseleneto de tungstênio pertence a uma classe incomum de semicondutores que consiste em um metal de transição e um dos três elementos enxofre, selênio ou telúrio. Para seus experimentos, os pesquisadores usaram uma amostra que consistia em uma única camada cristalina de átomos de tungstênio e selênio com uma estrutura semelhante a um sanduíche. Na física, esses materiais, que têm apenas alguns átomos de espessura, também são conhecidos como materiais bidimensionais (2D). Eles geralmente têm propriedades incomuns porque os portadores de carga que contêm se comportam de maneira completamente diferente daqueles em sólidos mais espessos e às vezes são chamados de "materiais quânticos".

A equipe liderada por Shan e Schneider colocou a amostra de disseleneto de tungstênio entre dois espelhos especialmente preparados e usou um laser para excitar o material. Com esse método, eles conseguiram criar um acoplamento entre partículas de luz (fótons) e elétrons excitados. "Em nosso estudo, demonstramos que, por meio desse acoplamento, a estrutura das transições eletrônicas pode ser reorganizada de modo que um material escuro se comporte efetivamente como um brilhante", explicou Schneider. "O efeito em nosso experimento é tão forte que o estado inferior do disseleneto de tungstênio se torna opticamente ativo." A equipe também foi capaz de mostrar que os resultados experimentais correspondiam às previsões de um modelo teórico em alto grau. + Explorar mais

Resolvendo o mistério da luz quântica em camadas finas