“波”等离子体元被提议为纳米级传感和通信技术提供动力

等离子体是固体中电子的量子集体运动，由远距离库仑相互作用引起，这是一种实验物理定律，量化了两个静止带电粒子之间的力。带电物体之间的电力称为库仑力。

在原子薄的二维材料中，等离子体激元的能量在传感和通信等应用中很有用。弄清楚等离子体激元能持续多久，以及它们的能量是否能在纳米尺度上被控制，是科学家迄今为止一直没有解决的问题。根据伯克利实验室团队的研究在一种被称为“准2D晶体”的新型导电过渡金属二卤族化合物(TMD)中，观察到了长寿命的等离子体激元。

等离子体波是由附着在原子力显微镜尖端的超快激光产生的。等离子体波是红色和蓝色的环，在TMD的原子层中缓慢移动。图片由伯克利实验室

了解Plasmons如何在'准2D晶体'中工作

与之前只关注导电电子的研究相比，为了了解这些等离子体元在所谓的准二维晶体中是如何工作的，研究人员描述了TMD二硫化钽单分子层中导电和非导电电子的特性。“我们发现，仔细考虑两种电子之间的所有相互作用是非常重要的，”C2SEPEM主任史蒂文·路易说，他领导了这项研究。

为此，研究团队开发了新的算法来计算材料的电子特性，包括长波长的等离子体振荡，“因为这是以前计算方法的瓶颈，”首席作者Felipe da Jornada说，他目前是斯坦福大学材料科学与工程的助理教授。

比原先想象的更稳定

使用这些算法，该团队使用伯克利实验室国家能源研究科学计算中心（NERSC）的Cori超级计算机进行了计算。令他们惊讶的是，结果表明，准2D TMDS中的等离子体比以前认为的更稳定，只要是2万吨的秒。

据研究人员称，他们的发现还表明，由这些准2D tmd产生的等离子体激元可以用来将光强度提高1000多万倍，这可能会在化学和电子领域得到应用雷竞技最新app由光控制。