2D“天线”增强碳纳米管的光发射

一片平坦的原子可以充当一种天线，吸收光并将其能量输送到碳纳米管中，使其发出明亮的光芒。这一进展可能有助于开发未来将利用量子效应的微小发光器件

碳纳米管类似于直径只有一纳米左右的非常细的空心线。它们可以以各种方式产生光。例如，激光脉冲可以激发材料中带负电的电子，留下带正电的“空穴”。这些相反的电荷可以配对形成一种被称为激子的高能态，激子在以光的形式释放能量之前，可以沿着纳米管传播相对远的距离

原则上，这种现象可以用来制造高效的纳米级发光器件

不幸的是，使用激光在碳纳米管内产生激子有三个障碍。首先，激光束通常比纳米管宽1000倍，因此其能量实际上很少被材料吸收。其次，光波必须与纳米管完美对齐，才能有效地传递能量。最后，碳纳米管中的电子只能吸收非常特定波长的光

研究人员在用绝缘材料雕刻的沟渠上生长碳纳米管。然后，他们在纳米管上放置了一片原子级的二硒化钨薄片。当激光脉冲击中这个薄片时，它们产生激子，这些激子沿着纳米管的长度移动到纳米管中，然后释放出比激光波长更长的光。每个激子从2D材料进入纳米管只需要数万亿分之一秒

这篇论文发表在《自然通讯》杂志上

通过测试具有一系列影响材料内关键能级的不同结构的纳米管，研究人员确定了促进激子从2D材料转移的理想纳米管形式

基于这一结果，他们打算使用频带工程&mdash；半导体工程中实现具有卓越性能的器件的有用概念&mdash；在原子级的薄尺度上。加藤说：“当能带工程应用于低维半导体时，预计会出现新的物理特性和创新功能。”

加藤补充道：“我们希望利用这一概念来开发只有几个原子层厚的光子和光电子器件。”。“如果我们能将它们缩小到原子薄的极限，我们预计会出现新的量子效应，这可能对未来的量子技术有用。”