Disolfuro di molibdeno: progresso degli emettitori quantistici nei materiali 2D

Il bisolfuro di molibdeno (MoS2), un lubrificante ad alte prestazioni comunemente utilizzato nei motori e nelle turbine, ha attirato l'attenzione per il suo potenziale nella scienza e nella tecnologia dei materiali. Il MoS2, insieme ad altri dicalcogenuri di metalli di transizione (TMD), sono considerati attori chiave nel campo dei materiali bidimensionali (2D). Questi materiali 2D, con le loro proprietà uniche, sono promettenti per applicazioni nei nanocomputer, nei circuiti integrati e nella tecnologia dell’informazione quantistica.

I ricercatori dell’Empa si stanno ora concentrando sullo studio dei difetti atomici nei TMD, in particolare nel MoS2, e sul loro potenziale come emettitori quantistici. Questi emettitori, che si interfacciano tra gli spin degli elettroni e i fotoni, sono vitali per l’elaborazione e la trasmissione delle informazioni quantistiche. Il team mira a caratterizzare i difetti ed esplorare le loro proprietà elettroniche e ottiche con un microscopio a tunneling a scansione ultraveloce su scala nanometrica.

L'imaging preciso e l'analisi dei difetti nel MoS2 sono cruciali per comprendere i processi dinamici su scala atomica. Il team mira a rilevare e studiare i difetti con una precisione fino a un angstrom e registrare le eccitazioni elettroniche con una risoluzione temporale di un picosecondo.

L'apparato sperimentale è costituito da due metà: un microscopio a effetto tunnel per scansionare la superficie atomica e posizionare la punta in un sito del difetto, e un laser a infrarossi che genera brevi impulsi laser per eccitare gli elettroni nello strato di MoS2. La risposta del sito del difetto all'impulso di eccitazione viene quindi analizzata per studiare i processi di decoerenza e il trasferimento di energia.

Il ricercatore dell'Empa Bruno Schuler e il suo team hanno fatto progressi significativi nella loro configurazione sperimentale, collegando le due metà del sistema e misurando con successo le correnti indotte dalle onde luminose. Questi sviluppi segnano una pietra miliare importante nell'avanzamento del progetto.

La ricerca è supportata da finanziamenti del Consiglio Europeo della Ricerca (ERC) attraverso un ERC Starting Grant. Con la continua ricerca e i progressi nella comprensione dei difetti atomici nel MoS2 e in altri materiali 2D, il potenziale per future applicazioni nella tecnologia quantistica e nella nanoelettronica è promettente.