Дисульфид молибдена: новые квантовые эмиттеры в 2D-материалах

Дисульфид молибдена (MoS2), высокоэффективная смазка, обычно используемая в двигателях и турбинах, привлекла внимание своим потенциалом в материаловедении и технологиях. MoS2, наряду с другими дихалькогенидами переходных металлов (ДМД), считается ключевым игроком в области двумерных (2D) материалов. Эти 2D-материалы с их уникальными свойствами перспективны для применения в нанокомпьютерах, интегральных схемах и квантовых информационных технологиях.

Исследователи из Empa сейчас сосредоточены на изучении атомных дефектов в TMD, в частности MoS2, и их потенциала в качестве квантовых эмиттеров. Эти эмиттеры, которые взаимодействуют между спинами электронов и фотонами, жизненно важны для обработки и передачи квантовой информации. Команда стремится охарактеризовать дефекты и изучить их электронные и оптические свойства с помощью наноразмерного сверхбыстрого сканирующего туннельного микроскопа.

Точная визуализация и анализ дефектов MoS2 имеют решающее значение для понимания динамических процессов на атомном уровне. Команда стремится обнаруживать и исследовать дефекты с точностью до одного ангстрема и регистрировать электронные возбуждения с временным разрешением в одну пикосекунду.

Экспериментальная установка состоит из двух половин: сканирующего туннельного микроскопа для сканирования атомной поверхности и позиционирования иглы в месте дефекта и инфракрасного лазера, генерирующего короткие лазерные импульсы для возбуждения электронов в слое MoS2. Затем анализируется реакция дефектного участка на возбуждающий импульс для изучения процессов декогеренции и переноса энергии.

Исследователь Empa Бруно Шулер и его команда добились значительного прогресса в своей экспериментальной установке, соединив две половины системы и успешно измерив токи, индуцированные световыми волнами. Эти события знаменуют собой важную веху в развитии проекта.

Исследование поддерживается за счет финансирования Европейского исследовательского совета (ERC) через стартовый грант ERC. Благодаря продолжающимся исследованиям и достижениям в понимании атомных дефектов в MoS2 и других двумерных материалах потенциал для будущих приложений в квантовых технологиях и наноэлектронике является многообещающим.