Dissulfeto de molibdênio: avanços nos emissores quânticos em materiais 2D

Jul 21, 2023

O dissulfeto de molibdênio (MoS2), um lubrificante de alto desempenho comumente usado em motores e turbinas, tem chamado atenção por seu potencial na ciência e tecnologia de materiais. MoS2, juntamente com outros dichalcogenetos de metais de transição (TMDs), são considerados atores-chave no campo de materiais bidimensionais (2D). Esses materiais 2D, com suas propriedades únicas, são promissores para aplicações em nanocomputadores, circuitos integrados e tecnologia de informação quântica.

Os pesquisadores da Empa estão agora se concentrando na investigação dos defeitos atômicos nos TMDs, especificamente no MoS2, e seu potencial como emissores quânticos. Esses emissores, que fazem interface entre os spins dos elétrons e os fótons, são vitais para o processamento e transmissão de informações quânticas. A equipe pretende caracterizar os defeitos e explorar suas propriedades eletrônicas e ópticas com um microscópio de tunelamento de varredura ultrarrápida em nanoescala.

Imagens precisas e análise de defeitos no MoS2 são cruciais para a compreensão de processos dinâmicos em escala atômica. A equipe tem como objetivo detectar e investigar defeitos com precisão de até um angstrom e registrar excitações eletrônicas com resolução de tempo de um picossegundo.

A configuração experimental consiste em duas metades: um microscópio de tunelamento de varredura para escanear a superfície atômica e posicionar a ponta no local do defeito, e um laser infravermelho que gera pulsos curtos de laser para excitar elétrons na camada MoS2. A resposta do local do defeito ao pulso de excitação é então analisada para estudar processos de decoerência e transferência de energia.

O pesquisador da Empa, Bruno Schuler, e sua equipe fizeram progressos significativos em sua configuração experimental, conectando as duas metades do sistema e medindo com sucesso as correntes induzidas por ondas de luz. Esses desenvolvimentos representam um marco importante no avanço do projeto.

A investigação é apoiada por financiamento do Conselho Europeu de Investigação (ERC) através de uma bolsa inicial do ERC. Com pesquisas contínuas e avanços na compreensão de defeitos atômicos em MoS2 e outros materiais 2D, o potencial para aplicações futuras em tecnologia quântica e nanoeletrônica é promissor.