环境光改变二维材料的折射

二硫化钽中的微观晶体在可能成为 3D 显示器、虚拟现实甚至自动驾驶汽车的热门产品中扮演着重要角色。根据工程师 Gururaj Naik 和莱斯大学布朗工程学院的研究生李伟建的说法，这种材料的二维阵列具有独特的光学特性，可以在环境条件和一般照明下进行控制。

当他们从大块样品(使用久经考验的工具，胶带)上拉出二维条子并在上面照射光时，层状材料会重新排列流过的电子的电荷密度波，从而改变其折射率。

沿受影响轴发射的光会根据进入的光强度改变其颜色。

美国化学学会杂志《纳米快报》详细介绍了这一发现。

“我们需要一种可以改变折射率的光学材料，用于虚拟现实、3D 显示器、光学计算机和激光雷达等应用，这是自动驾驶汽车所必需的，”电气和计算机工程助理教授 Naik 说。“同时，它必须很快。只有这样我们才能启用这些新技术。”

二硫化钽是一种具有棱柱形金属中心的半导体层状化合物，似乎符合要求。众所周知，这种材料在室温下具有电荷密度波，可以调整其电导率，但光输入的强度也会改变其折射率，从而量化光通过的速度。Naik 说，这使得它可以调整。

当暴露在光线下时，钽层会重组为 12 原子星的晶格，如大卫之星或警长的徽章，促进电荷密度波。这些恒星的堆叠方式决定了该化合物沿其 c 轴是绝缘的还是金属的。

事实证明，这也决定了它的折射率。光触发恒星重新排列，改变电荷密度波足以影响材料的光学常数。

“这属于一类我们称之为强相关材料的材料，这意味着电子之间会发生强烈的相互作用，”李说。“在这种情况下，我们可以预测对某些外部刺激表现出强烈反应的特性。”

Naik 补充说，刺激与环境白光一样温和是一个加分项。“这是我们看到的第一种材料，其中光的相互作用不仅发生在单个粒子上，而且发生在室温下的一组粒子上，”他说。他说，这种现象似乎适用于薄至 10 纳米和厚至一毫米的二硫化钽。

“我们认为，对于那些研究应用强相关材料的人来说，这是一个重要的发现，”奈克说。“我们表明光是一个非常强大的旋钮，可以改变这种材料中相关性的扩展方式。”

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