Scoperti eccitoni fortemente legati in semiconduttori 1D atomici
La ricerca, pubblicata su ACS Nano, rivela un potenziale optoelettronico a banda larga
Uno studio su nuovi materiali monodimensionali (1D) con proprietà eccitoniche eccezionali è stato accettato per la pubblicazione su ACS Nano, una delle principali riviste internazionali nel campo della nanoscienza e delle nanotecnologie.
La ricerca include contributi significativi di Simone Grillo, Maurizia Palummo e Olivia Pulci dell’Università di Roma Tor Vergata, in collaborazione con partner internazionali, tra cui Nicola Marzari (University of Cambridge).
Lo studio indaga una nuova classe di materiali semiconduttori 1D ottenuti mediante esfoliazione di cristalli bulk legati da forze di van der Waals. Concentrandosi su quattro catene atomiche calcogeniche — S₃, Te₃, As₂S₃ e Bi₂Te₃ — il team ha utilizzato avanzati metodi computazionali ab initio per esplorarne le proprietà elettroniche e ottiche.
I risultati rivelano che questi fili atomici sono strutturalmente stabili e mostrano effetti eccitonici straordinariamente intensi, con energie di legame degli eccitoni comprese tra 1 e 3 eV, tra le più alte riportate per semiconduttori a bassa dimensionalità. Interazioni elettrone-lacuna così forti suggeriscono che i fenomeni eccitonici possano rimanere robusti anche a temperatura ambiente, rendendo questi materiali promettenti per future tecnologie optoelettroniche.
Inoltre, i materiali coprono un ampio intervallo ottico, dall’infrarosso (Bi₂Te₃) al visibile (Te₃ e As₂S₃) fino all’ultravioletto (S₃), evidenziando la loro versatilità per applicazioni nanoscalari a banda larga.
Queste scoperte forniscono nuove prospettive sul comportamento optoelettronico dei materiali monodimensionali esfoliabili e aprono scenari entusiasmanti per dispositivi nanoscalari di nuova generazione.
ACS Nano 2026, 20 (3), 2664–2677. DOI: 10.1021/acsnano.5c14061
