Wiedzą, jak zbadać molibdenit

Disiarczek molibdenu (MoS₂), występujący często w postaci molibdenitu to, jak niejednokrotnie informowaliśmy, niezwykle obiecujący materiał. Ma wiele właściwościo podobnych do grafenu, a że, w przeciwieństwie do niego, posiada przerwę energetyczną, może być bez większych przeszkód używany w elektronice.

Jednoatomowe warstwy molibdenitu można by produkować na skalę masową metodą osadzania z warstwy gazowej, jednak dotychczas nikt nie wiedział, w jaki sposób można testować integralność tak uzyskanych warstw. Z problemem tym poradził sobie właśnie zespół profesora Huia Zhao z University of Kansas. Uczeni nazwali swoją technikę "mikroskopią drugiej harmonicznej".

Chodzi o zmianę koloru światła. Światło to fala elektromagnetyczna, a jego różne kolory drgają z różną częstotliwością. Zwykle, w przypadku większości materiałów, gdy oświetlisz je jakimś kolorem, to ten sam kolor jest odbijany. Istnieją jednak takie materiały, w przypadku których, gdy światło jest wystarczająco jasne, kolor otrzymany po odbiciu jest inny od koloru pierwotnego. Jeśli oświetlisz je światłem czerwonym, po odbiciu otrzymasz niebieskie - wyjaśnie profesor Zhao. Jednym z takich materiałów jest właśnie MoS₂. Dzięki analizie zmiany koloru światła uczeni byli w stanie sprawdzić strukturę materiału.

Ich metoda jest wyjątkowo efektywna. Dzieje się tak, gdyż w porównaniu np. z kryształami arsenku galu nowy materiał jest 10 000 razy bardziej wydajny w generowaniu drugiej harmonicznej. Co ciekawe, uczeni odkryli też, że do zmian koloru dochodzi tylko wtedy, gdy badany materiał składa się z nieparzystej liczby jednoatomowych warstw. Przy liczbie parzystej efekt nie występuje. Zhou wyjaśnia, że dzieje się tak, gdyż przy parzystej liczbie warstw MoS2 ma inwersyjną oś symetrii. Aby to zrozumieć należy wyobrazić sobie, że zanurzamy się w krysztale i stajemy w pewnym jego punkcie. Gdy patrzymy przed siebie widzimy, że atomy ułożone są w pewnym porządku. Jeśli taki sam porządek widzimy patrząc do tyłu, to oznacza, że znajdujemy się w centrum inwersjii kryształu, a sam kryształ ma inwersyjną symetrię. W takich kryształach nie może powstać druga harmoniczna. Dwuatomowa warstwa MoS2 ma inwersyjną symetrię. Efekt, jaki na światło wywiera jedna warstwa, jest kasowany przez drugą warstwę. Gdy mamy więc kawałek składający się z jednej lub trzech warstw, symetria inwersyjna jest zaburzona i może powstawać druga harmoniczna.

molibdenit druga harmoniczna badanie światło integralność