En forma de onda, las oscilaciones colectivas de electrones conocidas como "plasmones" son muy importantes para determinar las propiedades ópticas y electrónicas de los metales.
En materiales 2D atómicamente delgados, los plasmones tienen una energía que es más útil para aplicaciones, incluidos sensores y dispositivos de comunicación, que los plasmones encontrados en metales a granel. Pero determinar cuánto tiempo viven los plasmones y si su energía y otras propiedades pueden controlarse en elnanoescala milmillonésimas de metro ha eludido a muchas.
Ahora, como se informó en el diario Comunicaciones de la naturaleza , un equipo de investigadores codirigido por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab - con el apoyo del Centro de Estudios Computacionales del Departamento de Energía de Fenómenos en Materiales Energéticos del Estado C2SEPEM -observó plasmones de larga vida en una nueva clase de dicholcogenuro de metal de transición TMD llamado "cristales cuasi 2D".
Para comprender cómo funcionan los plasmones en cristales cuasi 2D, los investigadores caracterizaron las propiedades de los electrones no conductores y de los electrones conductores en una monocapa del disulfuro de tántalo TMD. Los estudios anteriores solo analizaron los electrones conductores. "Descubrimos que era muyes importante incluir cuidadosamente todas las interacciones entre ambos tipos de electrones ", dijo el director de C2SEPEM Steven Louie, quien dirigió el estudio. Louie también tiene títulos como científico principal de la facultad en la División de Ciencias de Materiales en Berkeley Lab y profesor de física en UC Berkeley.
Los investigadores desarrollaron nuevos algoritmos sofisticados para calcular las propiedades electrónicas del material, incluidas las oscilaciones de plasmón con longitudes de onda largas, "ya que este era un cuello de botella con los enfoques computacionales anteriores", dijo el autor principal Felipe da Jornada, investigador postdoctoral en Berkeley Lab's MaterialsDivisión de Ciencias en el momento del estudio. Jornada es actualmente profesora asistente en ciencias de los materiales e ingeniería en la Universidad de Stanford.
Para sorpresa de los investigadores, los resultados de los cálculos realizados por la supercomputadora Cori en el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación de Energía de Berkeley Lab NERSC revelaron que los plasmones en TMD cuasi 2D son mucho más estables, durante aproximadamente 2 picosegundos,o 2 billonésimas de segundo, de lo que se pensaba anteriormente
Sus hallazgos también sugieren que los plasmones generados por TMD cuasi 2D podrían mejorar la intensidad de la luz en más de 10 millones de veces, abriendo la puerta a la química renovable reacciones químicas desencadenadas por la luz o la ingeniería de materiales electrónicos que pueden controlarsepor la luz.
En futuros estudios, los investigadores planean investigar cómo aprovechar los electrones altamente energéticos liberados por dichos plasmones al descomponerse, y si pueden usarse para catalizar reacciones químicas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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