Hybridní 2D materiál slibuje zlepšení optických zařízení a kvantových počítačů

Nový typ dvojrozměrného materiálu, který vyzařuje strukturované světlo, vytvořili vědci a vědkyně z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy a Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského Akademie věd ČR. Materiál s unikátními vlastnostmi může zlepšit hustotu informace v optické komunikaci a zvýšit polarizační citlivost optoelektronických zařízení, displejů a senzorů, které jsou potřebné pro počítače nové generace. Odborníci studii publikovali v časopise ACS Nano.

Světlo je elektromagnetické vlnění, které se v elektronických zařízeních používá k přenosu informací, zpracování signálů nebo komunikaci. V základním optickém komunikačním obvodu se používá nestrukturované světlo. Více informací však lze zpracovat pomocí vhodně polarizovaného světla a v poslední době nabývá na významu využití tzv. chirálního nebo strukturovaného světla. Obecně se k získání takto polarizovaného světla používají polarizační filtry, jejichž miniaturizace je velmi náročná. Tým vědců z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR a Univerzity Karlovy vytvořil unikátní ultratenký materiál, který dokáže světlo polarizovat sám.

„Krása tohoto materiálu spočívá v tom, že produkuje chirální světlo i při pokojové teplotě, což je příslibem pro zlepšení současných informačních a kvantových technologií,“ říká Golam Haider z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského, který se na výzkumu podílel.

„Takto unikátní materiál lze překvapivě snadno získat nanesením speciálních magnetických molekul na vhodný 2D polovodič,“ upřesňuje Martin Kalbáč z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského. V tomto případě se nanáší na monovrstvu sulfidu molybdeničitého (MoS₂) o tloušťce tří atomů.

„Prokázali jsme, že tento materiál je vysoce účinný a stabilní po dobu několika měsíců, což je pro praktické aplikace zcela nezbytné,“ říká Vaibhav Varade z Matematicko-fyzikální fakulty UK, první autor publikace.

Další vylepšení kvantové technologie

Tento jen několik nanometrů tenký nový materiál produkuje kruhově polarizované světlo s velmi vysokým kvantovým výtěžkem, který slibuje využití v miniaturizovaných kvantových optoelektronických obvodech. Neobvyklý jev vysvětlili odborníci z teoretické skupiny na katedře fyziky kondenzovaných látek Matematicko-fyzikální fakulty.

„Výjimečné optické vlastnosti jsou umožněny speciálním přenosem energie mezi magnetickými molekulami a 2D polovodičem, který přetrvává až do nízkých teplot, kde se z magnetických molekul stávají kvantové objekty,“ dodává Jana Kalbáčová Vejpravová z fakulty, která koncept spinových hybridů na bázi magnetických molekul a 2D polovodičů zavedla ve svém ERC Starting grantu TSuNAMI.

Vědci nový materiál testovali i při teplotách kapalného helia (až -269 °C) a v přítomnosti vnějšího magnetického pole. Považují jej za velmi slibný pro využití v optoelektronice a kvantové komunikaci.

Kontakty:

doc. RNDr. Ing. Martin Kalbáč, Ph.D.
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR
martin.kalbac@jh-inst.cas.cz

Dr. Haider Golam
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR
haider.golam@jh-inst.cas.cz

prof. RNDr. Jana Kalbáčová Vejpravová, Ph.D.
Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakulta
jana@mag.mff.cuni.cz

Vaibhav Varade, Ph.D.
Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakulta
vaibhavtvarada@mag.mff.cuni.cz

Přečtěte si také

• V Praze se otvírá high-tech centrum pro nová léčiva
• Větší, čistší a bez defektů. Vědci našli nový způsob vytváření 2D materiálů
• Nová metoda pro enzymovou syntézu potenciálních RNA léčiv
• Zvídavost vpřed! Zájemci se můžou hlásit na doprovodný program Veletrhu vědy
• O víkendu foťte rostliny i ptáky! Šest českých měst soutěží v největší výzvě
• Nový pohled do embryonálního vývoje a na protein CKD13
• Rizika reformy doktorského studia
• Dnes se schází Akademický sněm, nejvyšší orgán Akademie věd
• Candáti na Lipně bojují o přežití. Vědci budou kontrolovat jejich hnízda
• Vědci vyvinuli strategii, jak určit, zda bude nanoterapie účinná pro pacienta