Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Nye exciton-interaksjoner i karbonnanorør

Anonim

Nanoteknologiforskere som studerer små bunter av karbonnanorør, har oppdaget en optisk signatur som viser excitoner bundet til en enkelt nanorør, ledsaget av excitoner tunneling over tett interaktiv nanorør. Den kvantum tunneling handlingen kan påvirke energidistribusjonen i karbon nanorør nettverk, med implikasjoner for lysemitterende filmer og lette høstapplikasjoner.

annonse


"Observasjon av denne oppførelsen i karbonnanorør foreslår at det er potensial til å oppdage og kontrollere en lignende respons i mer komplekse, flerlags halvledere og halvleder-metall heterostrukturer, " sa Stephen Doorn, fra senteret for integrerte nanoteknologier i Los Alamos og en medforfatter av studien, nylig publisert i Nature Communications .

Karbon nanorør er sylindere av grafen med deres atomer anordnet i sekskanter. De er av interesse som nær-infrarøde lysemittere og halvledermaterialer for nanoskala til elektronikk og optoelektronikk.

Excitons bærer effektivt energi i karbonnanorør som tett bundet par av negativ og positiv ladning (elektroner og hull). Excitoner opprettes når lyset absorberes av materialet. Interaksjoner mellom individuelle elementer av nanomaterialer kan gi opphav til nye fremvoksende oppførsel, som for eksempel exciton kondensering. Carbon nanotube intertube excitons - de excitons som tunnel mellom rørene - legger til rekkevidden av observert exciton oppførsel.

Forskningsresultater

I studien viste et samarbeidsprosjekt fra Los Alamos Nasjonalt Laboratorium, Senter for integrerte nanoteknologier og Nasjonalt institutt for standarder og teknologi at Raman-spektroskopi (en form for lysspredning) kan gi mer omfattende karakterisering av intertube excitons. Laget brukte kjemiske separasjoner for å isolere en prøve av en enkelt type karbon nanorørstruktur. Nanorørene i disse prøvene ble deretter samlet for å tvinge samspill mellom individuelle nanorør.

For å profilere carbon nanorube exciton energier, lagte laget intensiteten av Raman spredt lys som de varierte lysets bølgelengde. Overraskende fant teamet en tidligere uobservert skarp funksjon i Raman-profilen av de bunte karbonnanorørene. Denne uventede funksjonen ble ikke funnet for ikke-samvirkende individuelle karbonnanorør.

Teoretisk analyse viste at den unike emballeringsgeometrien som produseres i bunter som består av en enkelt karbon nanorørstruktur, resulterer i kjeder av tett interaksjonelle karbonatomer. Disse kjedene fremmer dannelsen av intertube excitons. Videre analyse viste at intertube excitons i seg selv ikke kan interagere med lys på en måte som genererer den skarpe funksjonen. I stedet fører en samspill mellom intertube excitons og intratube excitons til en exciton spredning prosess som er ledsaget av en kvanteinnblanding. En slik forstyrrelse resulterer i en skarp asymmetrisk funksjon kjent som en Fano resonans som ble identifisert i Raman måling.

Lagets funn generaliserer nå denne oppførselen til en ny klasse av excitonrespons i karbonnanorørsamlinger, noe som tyder på at slike atferd finnes i en bredere klasse av 2-dimensjonale kvantkomposittmaterialer.

Forskningsteam: Stephen Doorn, Erik Haroz og Hagen Telg fra Senter for integrerte nanoteknologier ved Los Alamos nasjonale laboratorium; Andrei Piryatinski av Los Alamos; Oleksiy Roslyak fra Fordham University; Jared Hekle og Juan Duque av Los Alamos; Jeffrey Simpson fra Towson University og National Institute of Standards and Technology; og Angela Hight Walker fra National Institute of Standards and Technology.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Los Alamos National Laboratory . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Jeffrey R. Simpson, Oleksiy Roslyak, Juan G. Duque, Erik H. Hároz, Jared J. Crochet, Hagen Telg, Andrei Piryatinski, Angela R. Hight Walker, Stephen K. Doorn. Resonans Raman signatur av intertube excitons i sammensetningsdefinerte karbon nanorørbunter . Naturkommunikasjon, 2018; 9 (1) DOI: 10, 1038 / s41467-018-03057-7