Utilizando el instrumento de difracción de electrones ultrarrápidos (MeV-UED) de SLAC, una de las herramientas de laboratorio líderes en el mundo para la ciencia ultrarrápida, los investigadores descubrieron cómo un material ultrafino puede polarizar la luz de forma rotacional. Este descubrimiento establece un enfoque prometedor para la manipulación de la luz para aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos.
Al tomar fotografías con la “cámara electrónica” de alta velocidad del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del Departamento de Energía, los investigadores descubrieron un nuevo comportamiento en un material ultrafino que ofrece un enfoque prometedor para manipular la luz que utilizan estos dispositivos y que será útil para la detección y el control. o dispositivos de exclusión. luminiscencia, conocidos colectivamente como dispositivos optoelectrónicos, e investiga cómo se polariza la luz dentro de un material. Los dispositivos optoelectrónicos se utilizan en muchas tecnologías que afectan nuestra vida diaria, incluidos los diodos emisores de luz (LED), las fibras ópticas y las imágenes médicas.
Como se informó en NanolitrosEl equipo, dirigido por SLAC y el profesor de Stanford Aaron Lindenberg, descubrió que cuando se orienta en una dirección específica y se expone a radiación lineal de terahercios, una película ultrafina de diteluuro de tungsteno, que se utiliza en dispositivos ópticos, tiene las propiedades deseadas para polarizar la luz utilizada. en polarización circular. luz entrante.
La radiación de terahercios se encuentra entre las regiones de microondas e infrarrojas del espectro electromagnético y permite nuevos métodos tanto de caracterización como de control de las propiedades de los materiales. A los científicos les gustaría encontrar una manera de utilizar esta luz para desarrollar futuros dispositivos optoelectrónicos.
Captar el comportamiento de los materiales bajo luz de terahercios requiere un instrumento avanzado capaz de registrar interacciones a velocidades muy altas y difracción de electrones ultrarrápida (MeV-UED) en la fuente de luz coherente Linac (LCLS). Por lo tanto, la herramienta de renombre mundial de SLAC puede hacer precisamente eso. . Si bien MeV-UED se usa típicamente para observar el movimiento de los átomos midiendo cómo dispersan los electrones después de impactar una muestra con un haz de electrones, este nuevo trabajo utiliza pulsos de electrones de femtosegundos para visualizar los campos eléctricos y magnéticos de los pulsos de terahercios entrantes. Debido a lo cual los electrones comenzaron a moverse hacia adelante y hacia atrás. En el estudio, la polarización circular fue indicada por imágenes de electrones que mostraban un patrón circular en lugar de una línea recta.
El material ultrafino tenía sólo 50 nanómetros de espesor. “Es entre 1.000 y 10.000 veces más delgado de lo que normalmente necesitamos para inducir este tipo de reacción”, dijo Lundenberg.
Los investigadores están entusiasmados con el uso de estos materiales ultrafinos, conocidos como materiales bidimensionales (2D), para hacer dispositivos optoelectrónicos más pequeños y más eficientes. Lindenberg dijo que imagina construir dispositivos a partir de capas de estructuras 2D, como apilar Legos. Cada estructura 2D constará de un material diferente, alineado con precisión para producir un tipo específico de respuesta óptica. Estas diferentes estructuras y funciones se pueden combinar en dispositivos compactos que pueden encontrar aplicaciones potenciales, por ejemplo, en imágenes médicas u otros tipos de dispositivos optoelectrónicos.
“Este trabajo representa otro elemento en nuestra caja de herramientas para manipular campos de luz de terahercios, lo que a su vez podría permitir nuevas formas de controlar materiales y dispositivos de maneras interesantes”, dijo Lundenberg.
Este estudio fue apoyado por la Oficina de Ciencias del DOE y utilizó recursos del Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética (NERSC). LCLS y NERSC son instalaciones para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE.
