二硫化モリブデン: 2D 材料における量子エミッターの進歩

二硫化モリブデン (MoS2) は、エンジンやタービンに一般的に使用される高性能潤滑剤であり、材料科学技術におけるその可能性が注目を集めています。 MoS2 は、他の遷移金属ジカルコゲニド (TMD) とともに、二次元 (2D) 材料の分野で重要な役割を果たしていると考えられています。 これらの 2D 材料は、そのユニークな特性により、ナノコンピューター、集積回路、量子情報技術への応用が期待されています。

Empa の研究者らは現在、TMD の原子欠陥、特に MoS2 と量子エミッターとしての可能性の調査に重点を置いています。 これらのエミッタは、電子スピンと光子との間のインターフェースとなり、量子情報の処理と伝達に不可欠です。 研究チームは、ナノスケールの超高速走査型トンネル顕微鏡を使って欠陥の特徴を明らかにし、その電子的および光学的特性を調査することを目指している。

MoS2 の欠陥の正確なイメージングと分析は、原子スケールでの動的プロセスを理解するために重要です。 チームは、1 オングストロームまでの精度で欠陥を検出および調査し、1 ピコ秒の時間分解能で電子励起を記録することを目指しています。

実験装置は、原子表面を走査して欠陥部位にチップを配置する走査型トンネル顕微鏡と、MoS2 層内の電子を励起する短いレーザーパルスを生成する赤外線レーザーの 2 つの部分で構成されます。 次に、励起パルスに対する欠陥サイトの応答を分析して、デコヒーレンス プロセスとエネルギー伝達を研究します。

Empa 研究者のブルーノ・シューラー氏と彼のチームは、実験装置の大幅な進歩を遂げ、システムの 2 つの部分を接続し、光波誘導電流の測定に成功しました。 これらの開発は、プロジェクトの前進における大きなマイルストーンを示します。

この研究は、ERC Starting Grant を通じた欧州研究評議会 (ERC) からの資金提供によって支援されています。 MoS2 やその他の 2D 材料の原子欠陥の理解における継続的な研究と進歩により、量子技術やナノエレクトロニクスにおける将来の応用の可能性が期待されています。