Disulfure de molybdène : faire progresser les émetteurs quantiques dans les matériaux 2D

Jul 21, 2023

Le bisulfure de molybdène (MoS2), un lubrifiant haute performance couramment utilisé dans les moteurs et les turbines, a retenu l'attention pour son potentiel dans la science et la technologie des matériaux. MoS2, ainsi que d'autres dichalcogénures de métaux de transition (TMD), sont considérés comme des acteurs clés dans le domaine des matériaux bidimensionnels (2D). Ces matériaux 2D, avec leurs propriétés uniques, sont prometteurs pour des applications dans les nanoordinateurs, les circuits intégrés et la technologie de l'information quantique.

Les chercheurs de l'Empa se concentrent désormais sur l'étude des défauts atomiques des TMD, en particulier du MoS2, et de leur potentiel en tant qu'émetteurs quantiques. Ces émetteurs, qui font l'interface entre les spins électroniques et les photons, sont essentiels au traitement et à la transmission de l'information quantique. L’équipe vise à caractériser les défauts et à explorer leurs propriétés électroniques et optiques avec un microscope à effet tunnel à balayage ultrarapide à l’échelle nanométrique.

Une imagerie et une analyse précises des défauts de MoS2 sont cruciales pour comprendre les processus dynamiques à l’échelle atomique. L’équipe vise à détecter et étudier les défauts avec une précision allant jusqu’à un angström et à enregistrer les excitations électroniques avec une résolution temporelle d’une picoseconde.

La configuration expérimentale se compose de deux moitiés : un microscope à effet tunnel pour scanner la surface atomique et positionner la pointe sur un site de défaut, et un laser infrarouge qui génère de courtes impulsions laser pour exciter les électrons dans la couche de MoS2. La réponse du site du défaut à l'impulsion d'excitation est ensuite analysée pour étudier les processus de décohérence et le transfert d'énergie.

Bruno Schuler, chercheur à l'Empa, et son équipe ont réalisé des progrès significatifs dans leur configuration expérimentale, reliant les deux moitiés du système et mesurant avec succès les courants induits par les ondes lumineuses. Ces développements marquent une étape majeure dans l’avancement du projet.

La recherche est soutenue par un financement du Conseil européen de la recherche (ERC) par le biais d’une ERC Starting Grant. Avec la poursuite des recherches et les progrès dans la compréhension des défauts atomiques du MoS2 et d’autres matériaux 2D, le potentiel d’applications futures dans la technologie quantique et la nanoélectronique est prometteur.