Selon l’ingénieur Gururaj Naik et l’étudiant diplômé Weijian Li de la Brown School of Engineering de Rice, une matrice bidimensionnelle du matériau a des caractéristiques optiques uniques qui peuvent être contrôlées dans des conditions ambiantes et sous un éclairage général.

Lorsqu’ils retirent un ruban bidimensionnel d’un échantillon en vrac (avec cet outil éprouvé, du ruban adhésif) et y font briller de la lumière, le matériau en couches réorganise les ondes de densité de charge des électrons qui le traversent, modifiant son indice de réfraction.

La lumière émise le long de l’axe affecté change de couleur en fonction de la force de la lumière qui entre.

La découverte est détaillée dans le journal American Chemical Society Nano Lettres.

«Nous avons besoin d’un matériau optique capable de modifier l’indice de réfraction pour des applications telles que la réalité virtuelle, les écrans 3D, les ordinateurs optiques et le lidar, ce qui est nécessaire pour les véhicules autonomes», a déclaré Naik, professeur assistant en génie électrique et informatique. « En même temps, il doit être rapide. Ce n’est qu’alors que nous pourrons activer ces nouvelles technologies. »

Le disulfure de tantale, un composé semi-conducteur en couches avec un centre métallique prismatique, semble faire l’affaire. Le matériau est déjà connu pour abriter des ondes de densité de charge à température ambiante qui permettent d’ajuster sa conductivité électrique, mais la force de l’entrée de lumière modifie également son indice de réfraction, qui quantifie la vitesse à laquelle la lumière se déplace. Cela le rend réglable, a déclaré Naik.

Lorsqu’elle est exposée à la lumière, la couche de tantale se réorganise en un réseau d’étoiles à 12 atomes, comme l’étoile de David ou les badges de shérif, qui facilitent les ondes de densité de charge. La façon dont ces étoiles sont empilées détermine si le composé est isolant ou métallique le long de son axe c.

Il s’avère que cela détermine également son indice de réfraction. La lumière déclenche le réalignement des étoiles, modifiant suffisamment les ondes de densité de charge pour affecter les constantes optiques du matériau.

« Cela appartient à une classe de ce que nous appelons des matériaux fortement corrélés, ce qui signifie que les électrons interagissent fortement les uns avec les autres », a déclaré Li. « Dans ce cas, nous pouvons prédire les propriétés qui montrent une forte réponse à un stimulus externe. »

Que le stimulus soit aussi doux que la lumière blanche ambiante est un plus, a ajouté Naik. « C’est le premier matériau que nous ayons vu où l’interaction de la lumière se produit non seulement avec des particules uniques, mais avec un ensemble de particules ensemble, à température ambiante », a-t-il déclaré. Le phénomène semble fonctionner dans le disulfure de tantale aussi mince que 10 nanomètres et aussi épais qu’un millimètre, a-t-il déclaré.

« Nous pensons que c’est une découverte importante pour ceux qui étudient des matériaux fortement corrélés pour les applications », a déclaré Naik. « Nous montrons que la lumière est un bouton très puissant pour changer la façon dont la corrélation s’étend dans ce matériau. »

Source de l’histoire:

Matériaux fourni par Université Rice. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.