Плазмоны представляют собой квантованные колебания плазмы. В объемных материалах от этих квазичастиц не так много пользы. Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Института структуры и динамики материи Общества Макса Планка опубликовали в журнале Nature Communications работу, в которой описывают обнаружение этих квазичастиц в ультратонких материалах.

Чтобы понять, как ведут себя плазмоны в квазидвухмерных кристаллах, исследователи охарактеризовали свойства как электронов проводимости, так и тех, которые не участвуют в проведении электрического тока в монослое дисульфида тантала. Предыдущие исследования касались только проводящих электронов. Авторы работы разработали новые алгоритмы для вычисления электронных свойств материала, включая плазмонные колебания с большими длинами волн. Моделирование этих частиц было узким местом в предыдущих исследованиях.

К удивлению ученых, результаты расчетов, выполненных суперкомпьютером Cori в Национальном энергетическом исследовательском научно-вычислительном центре (NERSC) Лаборатории Беркли, показали, что плазмоны в квазидвумерном дисульфиде тантала гораздо более стабильны — в течение примерно 2 пикосекунд, — чем считалось ранее.

Результаты исследования американских ученых также говорят о том, что плазмоны, генерируемые квазидвумерным сульфидом тантала, могут увеличить интенсивность излучения материала более чем в десять миллионов раз. Это открывает окно для создания различных фотохимических систем или разработки электронных материалов, которыми можно управлять с помощью света.

В следующих работах исследователи планируют выяснить, как использовать высокоэнергетические электроны, высвобождаемые такими плазмонами при распаде, и могут ли они быть использованы для катализа химических реакций.