東京都立大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種方法來生產(chǎn)高質(zhì)量的單分子層，這些單分子層由一系列不同的過渡金屬二硫?qū)倩锝M成，它們在原子級薄的接縫上相遇。通過在該層上涂上離子凝膠、離子液體和聚合物的混合物，它們可以激發(fā)沿接縫的光發(fā)射。還發(fā)現(xiàn)光是自然圓偏振的，這是跨邊界的可定制應(yīng)變的產(chǎn)物。他們的結(jié)果發(fā)表在《先進功能材料》上

發(fā)光二極管(LED)因其對幾乎所有形式的照明的革命性影響而變得無處不在。但隨著我們需求的多樣化和性能需求的增長，仍然明顯需要更節(jié)能的解決方案。一種這樣的選擇涉及面內(nèi)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，其中不同材料的超薄層被圖案化到表面上以產(chǎn)生邊界。在LED的情況下，這是電子和“空穴”(半導(dǎo)體材料中的移動空隙)重新組合以產(chǎn)生光的地方。這種結(jié)構(gòu)的效率、功能和應(yīng)用范圍不僅取決于所使用的材料，還取決于邊界的尺寸和性質(zhì)，這導(dǎo)致了在納米尺度上控制其結(jié)構(gòu)的大量研究。

由東京都立大學(xué)副教授YasumitsuMiyata、名古屋大學(xué)助理教授江浦和TaishiTakenobu教授領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員一直在研究一類被稱為過渡金屬二硫?qū)倩?TMDCs)的材料的使用，該類物質(zhì)含有元素周期表中的第16族元素和過渡金屬。他們一直在使用一種稱為化學(xué)氣相沉積的技術(shù)，將元素可控地沉積在表面上，從而形成原子級薄的單層;他們的大部分工作都與如何改變這些單層以創(chuàng)建由不同TMDC制成的不同區(qū)域的圖案有關(guān)。

現(xiàn)在，同一個團隊已經(jīng)成功地顯著改進了這項技術(shù)。他們重新設(shè)計了他們的生長室，以便不同的材料可以按設(shè)定的順序移動到更靠近基板的位置;他們還引入了添加劑來改變每種成分的蒸發(fā)溫度，從而為高質(zhì)量晶體層的生長提供優(yōu)化的條件。

結(jié)果，他們成功地使用四種不同的TMDC創(chuàng)造了六種不同類型的尖銳、原子級薄的“接縫”。此外，通過添加離子凝膠，離子液體的混合物(室溫下的正負離子流體))和聚合物的混合物，可以在接縫處施加電壓以產(chǎn)生電致發(fā)光，這與LED的基本現(xiàn)象相同。其設(shè)置的可定制性和界面的高質(zhì)量使得探索廣泛的排列成為可能，包括不同程度的“錯配”或不同TMDC之間的應(yīng)變。

有趣的是，研究小組發(fā)現(xiàn)單層二硒化鎢和二硫化鎢之間的邊界產(chǎn)生了一種稱為圓偏振光的“手”形光，這是接縫處應(yīng)變的直接產(chǎn)物。這種在納米尺度上的新控制程度為他們的新結(jié)構(gòu)如何應(yīng)用于實際設(shè)備開辟了一個可能性世界，特別是在量子光電子領(lǐng)域。

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