科学家通过改变二维材料来提高电子和光学器件的性能

由宾夕法尼亚州立大学助理教授Shengxi Huang领导的研究人员最近发表了两个独立但相关的研究发现，都是关于他们成功改变薄型二维材料以及相关应用的。通过两种不同的方式—原子和物理方式改变二维材料，研究人员能够增强光发射和增加信号强度，扩大了依赖这些材料的许多光学和电子设备的性能范围。

在第一种方法中，研究人员修改了材料的原子构成。在常用的二维材料中，研究人员依靠薄层之间的相互作用，即所谓的范德华层间耦合，来产生电荷转移，然后用于设备中。然而，这种层间耦合是有限的，因为电荷是均匀分布在每层的两边。

为了加强耦合，研究人员创造了一种被称为Janus过渡金属二卤化物的新型二维材料，通过将层的一侧原子替换为不同类型的原子，产生电荷的不均匀分布。

"这种[原子变化]意味着电荷可以不均匀地分布，"Huang说。"这就在平面内产生了一个电场，并能因此吸引不同的分子，从而增强光的发射。"

另外，如果范德华层间耦合可以通过以一定的角度扭转层来调整到合适的水平，就可以诱导出超导性，对电子和光学器件的进步带来影响。

在第二种改变二维材料以提高其能力的方法中，研究人员通过将一层MoS2（一种常见的二维材料，通常是平坦而薄的材料）卷成大致的圆柱形，加强了能量上转换过程所产生的信号。

MoS2材料发生的能量转换过程是非线性光学效应的一部分，如果一束光照射到一个物体上，频率就会翻倍，这就是能量转换的意义所在。通过卷制材料，研究人员实现了95倍以上的信号提升。

现在，Huang计划将这两项进展结合起来，创造更好的光学器件。

gangzi0801	2020-10-28 22:50
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