Новое исследование о стабильности плазмонов открывает дорогу новым типам материалов

Плазмон (квант плазменных колебаний) — псевдочастица, представляющая собой сочетание колеблющихся электронов и связанного с ним электромагнитного поля. Они возникают в твердых телах или вблизи их поверхности из-за колебаний электронов относительно ионов проводимости.

Команда исследователей во главе с Национальной лабораторией им. Лоуренса Беркли решили выяснить, как долго живут плазмоны и можно ли управлять их энергией и другими свойствами на наноуровне. В ходе эксперимента ученые наблюдали долгоживущие плазмоны в новом классе проводящих дихалькогенидов переходных металлов (TMD), называемых «квазидвумерными кристаллами».

Чтобы понять, как работают плазмоны в квазидвумерных кристаллах, исследователи охарактеризовали свойства как непроводящих электронов, так и проводящих электронов в монослое TMD дисульфида тантала. Предыдущие исследования рассматривали только проводящие электроны.

К удивлению исследователей, результаты расчетов, выполненных суперкомпьютером Cori в Национальном научно-вычислительном центре по энергетическим исследованиям (NERSC) лаборатории Беркли, показали, что плазмоны в квазидвумерных кристаллах гораздо более стабильны, чем считалось ранее — примерно до 2 пикосекунд, или 2 триллионных секунды.

Результаты свидетельствуют о том, что плазмоны, генерируемые квазидвумерными кристаллами, могут увеличить интенсивность света более чем в 10 миллионов раз или могут быть применены в разработке электронных материалов, которыми можно управлять светом.

фото: Felipe da Jornada/Berkeley Lab