Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Двумерный дисульфид рения показал неожиданные оптические метаморфозы
Международный коллектив ученых, куда вошли специалисты МФТИ, исследовал оптические свойства двумерных кристаллов дисульфида рения (ReS2) в зависимости от расположения и количества атомарных слоев в материале.
Исследование опубликовано в журнале Advanced Optical Materials. ReS2 — ван-дер-ваальсовый кристалл, который имеет слоистую структуру. Он существует в двух фазах AA и AB, которые отличаются разным расположением одинаковых монослоев друг над другом. Эти фазы имеют различные оптические и электронные свойства. В научной литературе данные о фазах ReS2 противоречивы. В данной работе исследователи поставили перед собой задачу разъяснить эти противоречия — экспериментально изучить и теоретически обосновать оптические свойства этих фаз, достоверная информация о которых позволит применять ReS2 в приложениях для оптоэлектроники и нелинейной оптики.
«Наша работа показала, в чем состояли эти противоречия: в предыдущих экспериментах использовались материалы смешанной фазы, то есть часть материала была укомплектована в фазе AA, а другая — в фазе AB. В данной работе наши коллеги смогли произвести качественное изготовление чистых фаз ReS2 различных атомарных толщин и проделать системные измерения их оптических свойств методами комбинационного рассеяния, фотолюминесценции и генерации второй гармоники, что позволило разъяснить литературные противоречия.
В дальнейшем наше исследование поможет производить качественную “сборку” гетероструктур на основе AA и AB ReS2, учитывая их разные электронно-оптические характеристики для разработки современных оптических и электронных устройств на основе двумерных материалов», — прокомментировал Кравцов Константин, младший научный сотрудник лаборатории компьютерного дизайна материалов МФТИ.
Укладка слоёв существенно влияет на динамические, электронные и оптические свойства материала. Спектры комбинационного рассеяния, или Раман-спектры, различны у AA и AB фаз. Это значит, что каждая фаза имеет собственные частоты колебаний, то есть динамические свойства. В спектрах люминесценции AA фазы кристалла наблюдается два интенсивных максимума, независимо от числа слоев. В AB фазе проявляются пять максимумов, интенсивность которых зависит от четности слоев в кристалле, что объясняется более сильной связью в AB по сравнению с AA-фазой.
Для более детального анализа ученые провели измерения оптических свойств ReS2 при криогенных температурах. Благодаря этому им удалось разделить перекрывающиеся близлежащие пики в спектрах фотолюминесценции. Это важно для понимания устройства экситонов в материале. Экситон — это квазичастица, которая является связанным состоянием электрона и дырки. Исследователи обнаружили два дополнительных Ридберговских экситона довольно малой интенсивности в AA-фазе, которых не наблюдаются в AB. Эти экситоны характеризуются большими размерами и высокоэнергетическими состояниями, напоминающими атомные орбитали водорода.
Для экспериментального определения упаковки слоев ReS2 исследовались нелинейные оптические свойства этих материалов, а именно генерация второй гармоники. Данное свойство для материалов с центром инверсии равна нулю. Это свойство позволило легко отличить AA-фазу от AB, а в AB-фазе — нечётное количество слоёв от четного. Структура в AA-фазе и AB-фазе с нечетным количеством слоев обладает центром инверсии. Эти структуры не дают сигнала при измерении генерации второй гармоники. Кристалл в AB-фазе, состоящий из четного числа слоев, имеет отклик.
Оптические свойства образцов с толщиной больше 50 нм значительно отличаются от характеристик структур, состоящих из небольшого количества слоев. Это значит, что объемные образцы ReS2 нельзя рассматривать в виде обычной суперпозиции отдельных монослоев. Этот вывод опровергает распространенное представление, использовавшееся в предыдущих исследованиях.
В ходе работы экспериментально измеренные свойства валидировались расчетами в рамках теории функционала плотности. В связи с высокими требованиями к вычислительным ресурсам физики ограничились расчетом структур ReS2, состоящих от одного до пяти слоев, в то время как в экспериментальные измерения были выполнены вплоть до 13 слоев.
«В будущем мы планируем выделить бОльшие мощности для проведения более точных расчётов в рамках уравнения Бете—Солпитера, которые помогут глубже понять квантово-механическую природу разного экситонного отклика данных фаз, а также зависимость его от чётности числа слоев в AB ReS2», — поделился Круглов Иван, заведующий лабораторией компьютерного дизайна материалов МФТИ.
В работе участвовали ученые из лаборатории компьютерного дизайна материалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, Индийского технологического института, Индийского института науки и Ереванского государственного университета.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые из Института космических исследований РАН и МФТИ раскрыли химический механизм, объясняющий появление молекул воды на поверхностях астероидов.
Пластичность мозга — его способность перестраиваться под влиянием приходящей информации. Это свойство необходимо для обучения и адаптации. Пластичность особенно высока в детском и юношеском возрасте, она помогает быстро выучить иностранный язык и освоить сложные моторные навыки (например, фигурное катание). Ресурс пластичности есть и у пожилых людей — благодаря альтернативным нейронным сетям они восстанавливаются после травмы или инсульта. Как выясняется, высокая пластичность это не всегда хорошо. Нарушение тонкого баланса между пластичностью и стабильностью может вести к неприятным последствиям, таким как хроническая боль, тиннитус (звон в ушах) и фобии.
Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета разработали эффективный способ обнаружения в крови важнейшего биомаркера иммунитета — неоптерина — с помощью нанотехнологий и лазера.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
На наземные растения, в основном деревья, приходится 80 процентов всей биомассы Земли, 450 миллиардов тонн сухого углерода и более двух триллионов тонн «живого веса». Поэтому идея сажать новые леса для связывания СО2 из атмосферы долго казалась логичной. Новые данные показали, что реальность заметно сложнее.
«Любить лишь можно только раз», — писал поэт Сергей Есенин, а герои культовых сериалов приходили к выводу, что «настоящая» влюбленность случается в жизни максимум дважды. Однако ни один из этих тезисов не подкреплен научными данными. Американские исследователи подошли к вопросу иначе: опросили более 10 тысяч человек и вывели среднее число сильных влюбленностей, возможных в течение жизни.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно