二硫化鉭中的微觀晶體在可能成為 3D 顯示器、虛擬現(xiàn)實(shí)甚至自動(dòng)駕駛汽車(chē)的熱門(mén)產(chǎn)品中扮演著重要角色。根據(jù)工程師 Gururaj Naik 和萊斯大學(xué)布朗工程學(xué)院的研究生李偉建的說(shuō)法，這種材料的二維陣列具有獨(dú)特的光學(xué)特性，可以在環(huán)境條件和一般照明下進(jìn)行控制。

當(dāng)他們從大塊樣品(使用久經(jīng)考驗(yàn)的工具，膠帶)上拉出二維條子并在上面照射光時(shí)，層狀材料會(huì)重新排列流過(guò)的電子的電荷密度波，從而改變其折射率。

沿受影響軸發(fā)射的光會(huì)根據(jù)進(jìn)入的光強(qiáng)度改變其顏色。

美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志《納米快報(bào)》詳細(xì)介紹了這一發(fā)現(xiàn)。

“我們需要一種可以改變折射率的光學(xué)材料，用于虛擬現(xiàn)實(shí)、3D 顯示器、光學(xué)計(jì)算機(jī)和激光雷達(dá)等應(yīng)用，這是自動(dòng)駕駛汽車(chē)所必需的，”電氣和計(jì)算機(jī)工程助理教授 Naik 說(shuō)。“同時(shí)，它必須很快。只有這樣我們才能啟用這些新技術(shù)。”

二硫化鉭是一種具有棱柱形金屬中心的半導(dǎo)體層狀化合物，似乎符合要求。眾所周知，這種材料在室溫下具有電荷密度波，可以調(diào)整其電導(dǎo)率，但光輸入的強(qiáng)度也會(huì)改變其折射率，從而量化光通過(guò)的速度。Naik 說(shuō)，這使得它可以調(diào)整。

當(dāng)暴露在光線下時(shí)，鉭層會(huì)重組為 12 原子星的晶格，如大衛(wèi)之星或警長(zhǎng)的徽章，促進(jìn)電荷密度波。這些恒星的堆疊方式?jīng)Q定了該化合物沿其 c 軸是絕緣的還是金屬的。

事實(shí)證明，這也決定了它的折射率。光觸發(fā)恒星重新排列，改變電荷密度波足以影響材料的光學(xué)常數(shù)。

“這屬于一類(lèi)我們稱(chēng)之為強(qiáng)相關(guān)材料的材料，這意味著電子之間會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，”李說(shuō)。“在這種情況下，我們可以預(yù)測(cè)對(duì)某些外部刺激表現(xiàn)出強(qiáng)烈反應(yīng)的特性。”

Naik 補(bǔ)充說(shuō)，刺激與環(huán)境白光一樣溫和是一個(gè)加分項(xiàng)。“這是我們看到的第一種材料，其中光的相互作用不僅發(fā)生在單個(gè)粒子上，而且發(fā)生在室溫下的一組粒子上，”他說(shuō)。他說(shuō)，這種現(xiàn)象似乎適用于薄至 10 納米和厚至一毫米的二硫化鉭。

“我們認(rèn)為，對(duì)于那些研究應(yīng)用強(qiáng)相關(guān)材料的人來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，”奈克說(shuō)。“我們表明光是一個(gè)非常強(qiáng)大的旋鈕，可以改變這種材料中相關(guān)性的擴(kuò)展方式。”

標(biāo)簽： 二維材料