[ad_1]
(noticias nanowerk) El Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. (NRL), en colaboración con la Universidad Estatal de Kansas, anuncia el descubrimiento de guías de ondas en placa basadas en el material bidimensional nitruro de boro hexagonal. Este hito fue reportado en la revista. Materiales avanzados (“Guías de ondas de losa de nitruro de boro hexagonal para espectroscopia mejorada de materiales 2D encapsulados”).
Los materiales bidimensionales (2D) son una clase de materiales que se pueden reducir al límite de la monocapa separando mecánicamente las capas. La débil atracción entre las capas, también llamada atracción de Van der Waals, permite separar las capas mediante el método llamado “cinta adhesiva”. El material 2D más conocido, el grafeno, es un material semimetálico compuesto por una única capa de átomos de carbono.
Recientemente, también han atraído la atención otros materiales 2D, incluidos los dicalcogenuros de metales de transición semiconductores (TMD) y el nitruro de boro hexagonal aislante (hBN). Cuando se reducen cerca del límite de la monocapa, los materiales 2D exhiben propiedades únicas a nanoescala que son atractivas para fabricar dispositivos electrónicos y ópticos atómicamente delgados.
![Imagen de fotoluminiscencia de nitruro de boro hexagonal.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id64668_1.jpg)
“Sabíamos que el uso de nitruro de boro hexagonal daría como resultado excelentes propiedades ópticas en nuestras muestras. Ninguno de nosotros esperaba que funcionara también como guía de ondas”, afirmó Samuel Lagasse, Ph.D., Departamento de Nuevos Materiales y Aplicaciones. «Debido a que hBN se usa tan ampliamente en dispositivos basados en materiales 2D, este novedoso uso como guía de ondas ópticas tiene implicaciones potencialmente de gran alcance».
Tanto las monocapas de grafeno como las de TMD son extremadamente sensibles al medio ambiente. Por ello, los investigadores han intentado proteger estos materiales encapsulándolos en una capa de pasivación. Aquí es donde entra en juego el hBN: las capas de hBN pueden «proteger» las impurezas cercanas a las capas de grafeno o TMD, lo que da como resultado propiedades fantásticas. En un trabajo reciente dirigido por el NRL, el espesor del hBN que rodea una capa emisora de luz TMD se ajustó cuidadosamente para admitir modos de guía de ondas ópticas.
Los investigadores del NRL ensamblaron cuidadosamente pilas de materiales 2D conocidos como «heteroestructuras de van der Waals». Estas heteroestructuras pueden tener propiedades especiales debido a la estratificación. Se colocaron placas de hBN alrededor de capas individuales de TMD, como el diseleniuro de molibdeno o el diseleniuro de tungsteno, que pueden emitir luz visible e infrarroja cercana. El grosor de las placas de hBN se ajustó cuidadosamente para que la luz emitida quede atrapada y guiada por ondas dentro del hBN. Cuando las fibras ópticas llegan al borde del hBN, pueden dispersarse y detectarse con un microscopio.
La investigación fue motivada por los desafíos de las mediciones ópticas de los DTM 2D. Cuando la luz láser se enfoca en los TMD, se crean partículas conocidas como excitones. La mayoría de los excitones emiten luz desde el plano del TMD. Sin embargo, en algunos TMD hay un tipo esquivo de excitón conocido como excitón «oscuro» que se emite en el plano del TMD. Las guías de onda de losa del NRL capturan la luz de los excitones oscuros, brindando la oportunidad de estudiarlos ópticamente.
«Los materiales 2D tienen propiedades optoelectrónicas exóticas que serán útiles para la Marina», dijo Lagasse. «Un gran desafío es conectar estos materiales a las plataformas existentes sin dañarlas; estas guías de ondas de nitruro de boro son un paso hacia este logro».
Los investigadores del NRL utilizaron dos tipos especiales de microscopios ópticos para caracterizar las guías de ondas hBN. Una configuración permite a los investigadores resolver espectroscópicamente la fotoluminiscencia que emana de diferentes ubicaciones de la guía de ondas. Con la otra configuración pudieron observar la distribución angular de la luz emitida.
Los investigadores del NRL también desarrollaron modelos electromagnéticos 3D de las guías de ondas. Los resultados del modelado proporcionan un conjunto de herramientas para diseñar futuros dispositivos 2D utilizando guías de onda de losa.
[ad_2]