来自MPSD和美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的研究人员发现了原子薄材料中一种重要的新型基本量子电子振荡或等离激元。他们的工作现已发表在《自然通讯》上。它对新型成像技术和纳米级的光化学反应具有潜在的影响。

大约七十年前，科学家发现材料中的电子可以维持波状传播的振荡，即等离子体激元。如今，等离子体技术领域蓬勃发展，它研究了这些电子振荡，其应用包括创建更快的计算机芯片，太阳能电池，生物传感器，甚至进行癌症治疗。

等离子体受到其主体材料的几何形状的强烈影响，这使其对于不同的应用非常可调。然而，尚不清楚等离子激元在极端情况下的行为：当材料只有几个原子厚时。

由位于加州大学伯克利分校的LBNL的Felipe da Jornada和Steven Louie以及来自MPSD的Lede Xian和ÁngelRubio组成的国际研究小组希望成立，该基金会位于自由电子激光科学中心(CFEL)。揭示了这些新颖的原子薄材料中的等离激元的性质。

他们使用无参数的量子计算发现，等离激元在所有原子薄材料中的行为都不同寻常。这最初令作者感到惊讶：“教科书物理学说，散装材料中的等离激元以一种方式起作用，严格地二维材料中则以另一种方式起作用。但是与这些简化模型不同，所有真实的原子薄材料中的等离激元均会起作用。但现在却有所不同，而且在空间上的定位往往会更加本地化。”现位于斯坦福大学的费利佩·乔纳达(Felipe Jornada)说。

史蒂文·路易(Steven Louie)认为，产生这种差异的原因是“在真正的原子薄材料中，所有其他不传导和振荡的电子都可以屏蔽这些等离激元，从而导致这些激发的色散关系根本不同。”

他们研究的其他主要发现是，单层TaS 2等系统中的等离激元可以长时间(〜2 ps)保持稳定，并且对于某些实验中常用的波矢几乎没有分散。这表明，利用现有的实验技术，原子薄材料中的等离激元可以在现实空间中定位，并且可以将光强度显着提高10 7倍以上。

MPSD理论部主任ÁngelRubio说：“这些发现与许多应用相关，从促进光催化反应到生物传感和单分子光谱学。”