洛斯阿拉莫斯国家实验室 信用:洛斯阿拉莫斯国家实验室 与块状材料相比，像过渡金属二硫化物这样的原子级薄材料在开发微型电子和光学器件方面比传统材料具有尺寸和可调谐性方面的优势
二维量子点特别令人感兴趣，因为它们在能量转换、电子学和量子计算方面有潜在的应用
这些材料的性能可以通过施加拉伸应变或电场等外力来调节，但直到最近，还没有人找到一种方法来内在地调节这些材料，以获得最佳的光致发光或光电性能
为了在不需要外力的情况下调整材料，洛斯阿拉莫斯的研究人员和他们的外部合作者转而寻求控制战区导弹防御系统内的同位素比例
由于离子束材料实验室的串列加速器的改进，这种类型的精细操作最近使用卢瑟福背散射光谱法变得更加容易，该加速器去年进行了升级，以实现更精确的能量调谐、更好的束稳定性控制和提高整体操作的可靠性
新的能力使研究小组能够精确测量样品中的原子比，并对高质量材料进行表征，这对测试同位素浓度对材料行为的影响至关重要
这个团队第一次能够生长出一种同位素纯且高度均匀的TMD材料，只有六个原子厚
他们将这种物质与一种天然丰富的TMD薄膜进行了比较，这种薄膜在材料中含有几种不同的同位素
除了表征电子能带结构和振动光谱，研究小组还发现了一个令人惊讶的大发光效应，这是目前的理论无法解释的
由于一种元素的不同同位素具有相同数量的带电粒子(电子和质子)，原子质量的同位素变化是由于不带电粒子(中子)造成的，因此预计不会对电子能带结构或光发射产生影响
事实上，这种假设是如此普遍，以至于理论家在模拟这些特性时通常不考虑同位素组成
在《纳米快报》发表的这项工作中，研究小组发现同位素组成对光发射光谱有令人惊讶的蓝移效应
为了研究这一点，他们进行了额外的研究，并提出了一个效果模型
他们提出同位素提纯对原子质量的影响导致声子能量的减少，最终导致电子b和能隙重正化能的差异，导致光学位移
对于未来的实验，该小组计划进一步利用IBML资源
除了升级后的串列加速器的高精度分析和注入能力外，IBML还拥有两个低能离子注入机，可以对同位素纯样品进行化学掺杂和/或引入“所需”缺陷
他们假设在结构中产生同位素缺陷会对材料的光学和热学性质产生显著的影响
这项工作是由授予Pettes的国家科学基金会职业奖资助的
离子束材料实验室实现了精确的薄膜表征，该实验室是材料科学与技术部门辐射与动力学极端材料科学组的一部分
IBML通过综合纳米技术中心(CINT)被列为美国能源部的用户资源，该中心是由洛斯阿拉莫斯和桑迪亚国家实验室联合运营的美国能源部纳米科学研究中心
串列加速器的升级由科学、技术和工程资本投资基金和CINT能力发展基金提供资金
这项工作支持实验室的能源安全和基础科学任务领域及其未来材料科学支柱，通过确定材料属性，提高能源转换性能，并允许开发新的设备
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