被称为分子聚集的二维材料是非常有效的光发射器，其工作原理与典型的有机发光二极管(OLEDs)或量子点不同。但它们作为新型光电器件的组成部分的潜力有限，因为它们相对较慢的反应时间。现在，麻省理工学院、加州大学伯克利分校和东北大学的研究人员发现了一种克服这种限制的方法，可能会为这些材料打开各种各样的应用程序。
这一发现在美国国家科学院院刊上发表，在麻省理工学院的机械工程师尼古拉斯。x.方、博士后和Dafei Jin和其他五人的论文中。
方和他的团队发现，提高这些二维分子聚集(2DMA)的响应时间的关键是将材料与银等金属薄层结合起来。2DMA和只有几纳米的金属之间的相互作用，使材料的光脉冲速度提高了十倍以上。
这2DMA材料展示了许多不同寻常的特性，并被用于在室温下创造出奇异的物质形态，称为玻色-爱因斯坦凝聚态，而其他方法则需要极度冷却。它们也被应用在太阳能电池和光收集有机天线等技术上。但是，这项新工作首次确定了一种非常紧密的金属薄片对这些材料发出光的方式有很大的影响。
为了使这些材料是有用的设备,如光子芯片——就像半导体芯片,但开展他们的业务通过光而不是电子——”所面临的挑战是能够打开开关,然后迅速离开,“之前没有可能,方舟子说。
与金属衬底附近,光发射的响应时间从60秒(10秒)2秒,方舟子说:“这非常令人兴奋,因为我们观察到这种效果即使5到10纳米材料表面,”之间的间隔层的聚合物。这就足够了，在数量上制造这种成对的材料不应该是一个过于苛刻的过程。他说:“我们认为，这是一种可以适应滚动印刷的东西。”
方说，如果用于信号处理，比如通过光而不是无线电波发送数据，这种进步可能会导致数据传输速率约为40千兆赫，这是目前传输速度的8倍。他警告说，这是“一个非常有希望的步骤，但现在还为时过早”，将其转化为实用的、可制造的设备。
研究小组只研究了已经开发出的多种分子聚合体中的一种，因此仍然有可能找到更好的变异。“这实际上是一个非常丰富的发光材料家族，”方说。
由于材料的响应性受到邻近金属基板的精确影响，所以这种系统也可以用于非常精确的测量工具。方说:“这种相互作用是由于间隙大小的作用而减小的，所以如果我们想测量一个表面的距离，就可以使用它。”
当研究小组继续对这些材料进行研究时，下一步是研究金属表面可能产生的影响，因为迄今为止的测试只使用了平面表面。其他需要解决的问题包括确定这些材料的有用寿命以及如何延长它们的使用寿命。
方说，一个使用该系统的设备的第一个原型可能在一年内生产出来。
该团队还包括麻省理工学院的胡恩南;美国加州大学伯克利分校的小君、Xiaoze Liu和张张;Yongmin Liu在东北大学。这项工作得到了国家科学基金会、Masdar科学技术研究所和阿卜杜拉国王科技大学的支持。
——文章发布于2017年9月18日
