美國研究人員發現，利用嵌入(intercalation)技術可調制2D層狀奈米材料的光學及電漿子(plasmonic)性質。所謂的嵌入技術乃是將原子、離子或分子置入於晶體內層與層間之空隙。該研究團隊表示這種2D奈米板(nanoplate)嵌入技術可望應用於光電領域上。 上述研究由史丹佛(Stanford)大學的Yi Cui研究團隊所完成。Cui表示，選擇某些特定分子嵌入2D奈米結構中，可製作功能性奈米材料，並能調制其特性。在此實驗中，他們研究金屬二硫屬化物(metal dichalcogenide)如硒化鉍(bismuth selenide, Bi2Se3)奈米板以及相關複合物的光學及電漿子性質。 上述複合層狀材料每一層是由五片原子平面(Se-Bi-Se-Bi-Se)強烈結合而成，每層厚約1 nm，鬆散堆積成晶體。史丹佛團隊研究了光子及電漿子如何於材料內運動。Cui表示，這些2D材料非常適合用來研究嵌入化學(intercalation chemistry)，因為他們能把多種不同的分子、原子和離子嵌入晶體層間空隙。不同數量與種類的嵌入物使研究人員能操控材料的光學及電漿子性質。 研究人員還能以另外兩種方法來調制奈米板的性質：一種方法是控制奈米複合層的厚度，由於此晶體以厚1 nm的薄片堆疊而成，因此相對容易。另一種作法是改變此奈米板的原子組成，從100% 的Bi2Se3改變到Bi2(SexTe1–x)3，最後形成Bi2Te3。隨著Se原子被Te原子取代，材料性質亦逐漸改變。 共同主持人Mark Brongersma解釋，雖然光子及電漿子無法在這種二硫屬化物中行進很長的距離，但許多應用並不需此性質，例如光學天線、完全吸收體以及超小型調制器等。該團隊甚至能在晶體層中嵌入增益介質(gain medium)，用來抵消光子及電漿子的損耗。Cui補充說明，一旦能解決上述問題，此2D奈米結構材料將可作為理想光學零件，應用於諸多電子裝置上。此嵌入技術可望提升二硫屬化物的光學透明度，因此透明電極也是一可能的應用。詳見Nano Lett. | DOI: 10.1021/nl402937g。 |