一种新的材料组合可以有效地引导电和光沿着同一根微小的电线，这一发现可能是朝着制造能够以光速传输数字信息的计算机芯片迈出的一步。
今天在光学学会(OSA)的高影响力期刊上报道视神经节，罗切斯特大学和苏黎世瑞士联邦理工学院的光学和材料科学家描述了一个基本的模型电路，由银纳米线和单层二硫化钼薄片(MoS2)组成。
研究人员利用激光在导线表面激发名为等离子体的电磁波，发现导线远端的MoS2薄片产生了强烈的光发射。在另一个方向，当被激发的电子放松时，它们被导线收集并转换回电浆子，电浆子发出相同波长的光。
罗彻斯特大学量子光学和量子物理学助理教授、该论文的资深作者Nick Vamivakas说:“我们发现等离子体激元和原子薄材料之间存在明显的纳米级光物质相互作用，可以用于纳米光子集成电路。”
典型地，等离子体激元在导线中每移动几微米(百万分之一米)，就会损失大约三分之一的剩余能量，罗彻斯特大学光学研究所的研究生、该论文的主要作者肯尼斯·古德费罗解释道视神经节纸。
古德费罗说:“令人惊讶的是，在往返之后，还留下了足够的能量。”
古德费罗说，光子器件可以比电子器件快得多，但它们体积更大，因为聚焦光的器件不能像电子电路那样小型化。这一新的结果有望在非常小的维度下指导光的传输，并保持信号的强度。
自从发现石墨烯(一种可以用胶带从石墨中提取的单层碳)以来，科学家们一直在迅速探索二维材料的世界。这些材料具有其体积形态所没有的独特特性。
与石墨烯一样，MoS2由层组成，层之间的键合较弱，因此很容易分离。在大块二硫化钼中，电子和光子的相互作用就像在硅和砷化镓等传统半导体中一样。当MoS2被还原成越来越薄的层时，电子和光子之间的能量转移变得更加有效。
MoS2理想的光子性质的关键在于其能带结构。随着材料的层数减少，它从间接带隙过渡到直接带隙，这允许电子通过释放光子在能带之间轻松移动。石墨烯在发光时效率低，因为它没有带隙。
将电子学和光子学结合在同一个集成电路上可以极大地提高移动技术的性能和效率。研究人员说，下一步是用发光二极管演示他们的原始电路。
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