劳伦斯·伯克利国家实验室 原子力显微镜尖端耦合的超快激光产生的等离子体波示意图
等离子波显示为同心的红色和蓝色环，缓慢地穿过原子般薄的二硫化钽层
荣誉:费利佩·达·乔纳达/伯克利实验室 被称为“等离子体激元”的电子的波状集体振荡对于确定金属的光学和电子性质非常重要
在原子般薄的二维材料中，等离子体激元的能量比在大块金属中发现的等离子体激元更适用于包括传感器和通信设备在内的应用
但是确定等离子体激元能活多久，以及它们的能量和其他性质是否能在纳米尺度(十亿分之一米)上被控制，却让许多人感到困惑
现在，正如《自然通讯》杂志上报道的那样，由能源部劳伦斯·伯克利国家实验室(伯克利实验室)联合领导的一组研究人员——在能源部能源材料激发态现象计算研究中心(C2SEPEM)的支持下——在一种新的称为“准二维晶体”的导电过渡金属二硫化物(TMD)中观察到了长寿命的等离子体
" 为了理解等离子体激元在准二维晶体中是如何工作的，研究人员对单层TMD二硫化钽中的非导电电子和导电电子的特性进行了表征
以前的研究只关注导电电子
“我们发现，仔细包括两种电子之间的所有相互作用是非常重要的，”领导这项研究的C2SEPEM主任史蒂文·路易说
路易还拥有伯克利实验室材料科学部高级教员科学家和加州大学伯克利分校物理学教授的头衔
研究人员开发了复杂的新算法来计算材料的电子特性，包括长波长的等离子体振荡，“因为这是以前计算方法的瓶颈，”主要作者费利佩·达·乔纳达说，他当时是伯克利实验室材料科学部的博士后研究员
乔纳达目前是斯坦福大学材料科学与工程的助理教授
令研究人员惊讶的是，伯克利实验室国家能源研究科学计算中心的柯里超级计算机进行的计算结果显示，准二维战区导弹防御系统中的等离子体激元比以前想象的要稳定得多——大约2皮秒，或2万亿分之一秒
他们的发现还表明，由准二维TMD产生的等离子体激元可以将光的强度提高1000多万倍，为可再生化学(由光引发的化学反应)或可由光控制的电子材料工程打开了大门
在未来的研究中，研究人员计划研究如何利用这种等离子体在衰变时释放的高能电子，以及它们是否可以用于催化化学反应
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