用面内异质结构编织原子级薄的光缝

东京都立大学的研究人员已经开发出一种方法来生产高质量的单分子层，这些单分子层由一系列不同的过渡金属二硫属化物组成，它们在原子级薄的接缝上相遇。通过在该层上涂上离子凝胶、离子液体和聚合物的混合物，它们可以激发沿接缝的光发射。还发现光是自然圆偏振的，这是跨边界的可定制应变的产物。他们的结果发表在《先进功能材料》上

发光二极管(LED)因其对几乎所有形式的照明的革命性影响而变得无处不在。但随着我们需求的多样化和性能需求的增长，仍然明显需要更节能的解决方案。一种这样的选择涉及面内异质结构的应用，其中不同材料的超薄层被图案化到表面上以产生边界。在LED的情况下，这是电子和“空穴”(半导体材料中的移动空隙)重新组合以产生光的地方。这种结构的效率、功能和应用范围不仅取决于所使用的材料，还取决于边界的尺寸和性质，这导致了在纳米尺度上控制其结构的大量研究。

由东京都立大学副教授YasumitsuMiyata、名古屋大学助理教授江浦和TaishiTakenobu教授领导的一组研究人员一直在研究一类被称为过渡金属二硫属化物(TMDCs)的材料的使用，该类物质含有元素周期表中的第16族元素和过渡金属。他们一直在使用一种称为化学气相沉积的技术，将元素可控地沉积在表面上，从而形成原子级薄的单层;他们的大部分工作都与如何改变这些单层以创建由不同TMDC制成的不同区域的图案有关。

现在，同一个团队已经成功地显着改进了这项技术。他们重新设计了他们的生长室，以便不同的材料可以按设定的顺序移动到更靠近基板的位置;他们还引入了添加剂来改变每种成分的蒸发温度，从而为高质量晶体层的生长提供优化的条件。

结果，他们成功地使用四种不同的TMDC创造了六种不同类型的尖锐、原子级薄的“接缝”。此外，通过添加离子凝胶，离子液体的混合物(室温下的正负离子流体))和聚合物的混合物，可以在接缝处施加电压以产生电致发光，这与LED的基本现象相同。其设置的可定制性和界面的高质量使得探索广泛的排列成为可能，包括不同程度的“错配”或不同TMDC之间的应变。

有趣的是，研究小组发现单层二硒化钨和二硫化钨之间的边界产生了一种称为圆偏振光的“手”形光，这是接缝处应变的直接产物。这种在纳米尺度上的新控制程度为他们的新结构如何应用于实际设备开辟了一个可能性世界，特别是在量子光电子领域。

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