Valoilmiöitä yksikerrosmateriaalissa

Penn State Universityn tutkijat ovat luoneet luonnossa esiintyvästä harvinaisesta tungstenite (WS2) -mineraalista yksikerroksisen version.

Tuotettu rakenne pinoutuu rikki- ja volframi-atomeista muodostaen kolmiomaisen kennorakenteen, jolla näyttää olevan epätavallinen valoa emittoiva tai fotoluminenssimaisia ominaisuuksia.

Yksikerroksiset materiaalit ovat tiedepiireissä innokkaan tutkimuksen kohteena. Aihe kiinnostaa tutkijoita koska mineraalien ja muiden aineiden kemiallisen ominaisuuksien tiedetään muuttuvan aineen atomisesta paksuudesta riippuen. Erilaisilla eri paksuisilla monikerroksisilla materiaaleilla onkin potentiaalia moniin hyödyllisiin sovelluksiin.

Tutkijat tuottivat volframidisulfidi -rakenteita kemiallisella kaasufaasipinnoituksella. Tuloksena oli kolmiomainen kennorakenne, jossa volframiatomit ovat sitoutuneet rikkiatomeihin.

Rakenteessa syntyvä fotoluminenssi tapahtuu, kun aine absorboi valoa yhdellä aallonpituudella ja emittoi sitä uudelleen eri aallonpituudella.

Vahvin valoilmiö esiintyy kolmioiden reunoilla eli siellä missä atomien kemia muuttuu mutta paljon vähemmän kolmioiden keskellä. Valo katoaa kuin kerrosten lukumäärä kasvaa. Lisäksi ilmiö tapahtuu huoneen lämpötilassa.

Tutkijoiden mukaan näillä pienillä joulukoristeita muistuttavilla ilmiöillä on monia mahdollisia sovelluksia optisen valon havaitsemisen parissa, ledien tuotannossa ja jopa laser-teknologiassa.