Lè yo aplike yon kouran sou yon kouch mens diselenid tengstèn, li kòmanse klere nan yon mòd trè etranj. Anplis de limyè òdinè, ki lòt materyèl semi-conducteurs ka emèt, tengstèn diselenide tou pwodui yon kalite trè espesyal nan limyè pwopòsyon klere, ki se kreye sèlman nan pwen espesifik nan materyèl la. Li konsiste de yon seri foton ki toujou emèt youn pa youn—pa janm an pè oswa an pakèt. Efè anti-bouche sa a pafè pou eksperyans nan domèn enfòmasyon pwopòsyon ak kriptografi pwopòsyon, kote foton sèl yo mande yo. Sepandan, pandan plizyè ane, emisyon sa a rete yon mistè.

Chèchè nan TU Vienna kounye a eksplike sa: Yon entèraksyon sibtil nan domaj sèl atomik nan materyèl la ak souch mekanik yo responsab pou efè limyè pwopòsyon sa a. Simulasyon òdinatè montre kouman elektwon yo kondwi nan kote espesifik nan materyèl la, kote yo kaptire pa yon defo, pèdi enèji ak emèt yon foton. Gen solisyon an nan devinèt la limyè pwopòsyon kounye a te pibliye nan Physical Review Letters.

Se sèlman twa atòm epè

Diselenid tengstèn se yon materyèl ki genyen de dimansyon ki fòme kouch trè mens. Kouch sa yo se sèlman twa kouch atomik epè, ak atòm tengstèn nan mitan an, makonnen ak atòm Selenyòm anba a ak pi wo a. "Si enèji apwovizyone kouch la, pou egzanp lè w aplike yon vòltaj elektrik oswa pa iradyasyon li ak limyè ki gen yon longèdonn apwopriye, li kòmanse klere," eksplike Lukas Linhart nan Enstiti Teyorik Fizik nan TU Vienna. "Sa a nan tèt li se pa etranj, anpil materyèl fè sa. Sepandan, lè yo te analize limyè ki te emèt pa diselenide tengstèn lan an detay, anplis limyè òdinè yo te detekte yon kalite limyè espesyal ak pwopriyete trè etranj.

Limyè pwopòsyon espesyal nati sa a konsiste de foton ki gen longèdonn espesifik—epi yo toujou emèt endividyèlman. Li pa janm rive ke de foton nan menm longèdonn yo detekte an menm tan an. "Sa di nou ke foton sa yo pa ka pwodwi owaza nan materyèl la, men ke dwe gen sèten pwen nan echantiyon an diselenide tengstèn ki pwodui anpil nan foton sa yo, youn apre lòt," eksplike Pwofesè Florian Libisch, ki gen rechèch konsantre sou de. -materyèl dimansyon.

Eksplike efè sa a mande pou yon konpreyansyon detaye sou konpòtman elektwon yo nan materyèl la sou yon nivo pwopòsyon fizik. Elektwon nan diselenide tengstèn ka okipe diferan eta enèji. Si yon elèktron chanje soti nan yon eta ki gen gwo enèji nan yon eta ki pi ba enèji, yon foton ap emèt. Sepandan, so sa a nan yon enèji ki pi ba pa toujou pèmèt: Elektwon an dwe respekte sèten lwa-konsèvasyon nan momantòm ak momantòm angilè.

Akòz lwa konsèvasyon sa yo, yon elèktron nan yon eta pwopòsyon gwo enèji dwe rete la—sof si sèten enpèfeksyon nan materyèl la pèmèt eta enèji yo chanje. "Yon kouch diselenid tengstèn pa janm pafè. Nan kèk kote, youn oswa plis atòm selenyòm ka manke, "di Lukas Linhart. "Sa a tou chanje enèji eta elektwon yo nan rejyon sa a."

Anplis, kouch materyèl la se pa yon avyon pafè. Tankou yon dra ki rid lè gaye sou yon zòrye, tengstèn diselenide detire lokalman lè kouch materyèl la sispann sou ti estrikti sipò. Estrès mekanik sa yo gen tou yon efè sou eta enèji elektwonik yo.

"Entèraksyon an nan domaj materyèl ak tansyon lokal yo konplike. Sepandan, kounye a nou te reyisi nan simulation tou de efè sou yon òdinatè," di Lukas Linhart. "Epi li sanble ke sèlman konbinezon an nan efè sa yo ka eksplike efè yo limyè etranj."

Nan rejyon mikwoskopik sa yo nan materyèl la, kote domaj ak tansyon sifas parèt ansanm, nivo enèji elektwon yo chanje soti nan yon eta enèji ki wo a yon eta ki ba epi emèt yon foton. Lwa yo nan fizik pwopòsyon pa pèmèt de elektwon yo dwe nan egzakteman menm eta a an menm tan an, ak Se poutèt sa, elektwon yo dwe sibi pwosesis sa a youn pa youn. Kòm yon rezilta, foton yo emèt youn pa youn, tou.

An menm tan an, deformation mekanik materyèl la ede akimile yon gwo kantite elektwon nan vwazinaj defo a pou yon lòt elèktron fasilman disponib pou antre apre dènye a te chanje eta li e li emèt yon foton.

Rezilta sa a montre ke materyèl ultrathin 2-D louvri posiblite konplètman nouvo pou syans materyèl.