Tecnologia Científica

Pesquisadores observam trions moiré em bicamadas de dichalcogeneto de metal de transição empilhadas em H
Bicamadas moiré de dichalcogeneto de metal de transição têm características vantajosas para estudar fenômenos físicos eletrônicos e excitônicos, incluindo fortes interações de Coulomb.
Por Ingrid Fadelli - 29/09/2021


Esquemas de excitons neutros e carregados em armadilhas moiré formadas em heterobliayers MoSe2 / WSe2. Crédito: Wang et al.

Na física, o padrão moiré é um projeto geométrico específico no qual conjuntos de linhas retas ou curvas são sobrepostas umas às outras. Estudos recentes descobriram que bicamadas de materiais dichalcogenetos de metais de transição arranjados em padrões moiré podem ser particularmente promissores para estudar fenômenos eletrônicos e excitons (isto é, concentrações de energia em cristais formados por um elétron excitado e um buraco associado).

Bicamadas moiré de dichalcogeneto de metal de transição têm características vantajosas para estudar fenômenos físicos eletrônicos e excitônicos, incluindo fortes interações de Coulomb. Estudos de pesquisas anteriores usaram com sucesso esses sistemas para fazer várias descobertas interessantes, como ordens de carga exóticas em preenchimentos inteiros e fracionários.

Pesquisadores da Universidade de Washington e outros institutos em todo o mundo realizaram recentemente um estudo examinando especificamente um sistema de moiré de dichalcogeneto de metal de transição composto de disseleneto de molibdênio (MoSe 2 ) / disseleneto de tungstênio (WSe 2 ) heterobilayers. Seu artigo, publicado na Nature Nanotechnology , relata que observação de trions arranjados em moiré (ou seja, excitações localizadas consistindo de três partículas carregadas) em heterocamadas H-empilhadas MoSe 2 / WSe 2 .

"O potencial moiré periódico ocorre naturalmente em superredes moiré de dichalcogenetos metálicos de transição. Vários anos atrás, imaginamos que o potencial periódico pode funcionar como matrizes de pontos quânticos", disse Wang Yao, um dos pesquisadores que realizaram o estudo, ao TechXplore. "Com base nessa ideia, nossa equipe demonstrou excitons moiré de carga neutra em heterocamadas torcidas MoSe 2 / WSe 2 em 2019."

O trabalho baseia-se em estudos anteriores do grupo com foco em superredes moiré de dichalcogenetos metálicos de transição. Enquanto em sua pesquisa anterior, a equipe foi capaz de observar excitons moiré de carga neutra em heterocamadas torcidas MoSe 2 / WSe 2 , em seu novo estudo, eles tentaram adicionar o controle eletrostático da densidade de portadores ao mesmo sistema de moiré. Isso finalmente permitiu que eles percebessem excitons moiré carregados, que também são conhecidos como trions moiré.

"Em nossos experimentos, medimos a emissão de luz das heterocamadas que examinamos", explicou Xu. "Ao nos concentrarmos nas propriedades de emissão (largura de linha, polarização, intensidade, energia, etc.) em função do doping do portador, campo magnético e temperatura, fomos capazes de identificar trions moiré."

As descobertas podem ter implicações importantes para o desenvolvimento futuro de novas nanotecnologias, bem como para o estudo de fenômenos excitônicos. Em seu trabalho futuro, a equipe espera utilizar sistemas moiré para investigar diferentes fenômenos físicos.

"Mostramos que o potencial do moiré também pode prender excitons carregados", disse Xu. "Combinado com os de carga neutra, a heterobilayer pode ser usada como uma plataforma para estudar os efeitos bosônicos e fermiônicos de muitos corpos com base em excitons moiré. Em nossos próximos estudos, planejamos estudar o equilíbrio e o desequilíbrio com base em muitos efeitos corporais nos sistemas moiré. "

 

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