10月28日消息，由宾夕法尼亚州立大学电子工程和生物医学工程助理教授黄胜喜领导的这项研究发现，以两种不同的方式--原子和物理方式--改变材料，可以增强光发射，提高许多依赖这些材料的设备的信号强度。在他们研究的第一种方法中，研究人员修改了材料的原子构成。在常用的二维材料中，研究人员依靠薄层之间的相互作用，即所谓的范德华层间耦合，来产生电荷转移，然后用于设备中。然而，这种层间耦合是有限的，因为电荷传统上是均匀分布在每层的两边。

为了加强耦合，研究人员创造了一种新型的二维材料，即Janus过渡金属二盐基化物，通过将层的一侧原子替换为不同类型的原子，创造了电荷的不均匀分布。

"这种[原子变化]意味着电荷可以不均匀地分布，"黄解释说。"这在平面内创造了一个电场，并可以因此吸引不同的分子，这可以增强光发射。"

研究人员补充说，如果范德瓦尔斯层间耦合可以通过以一定的角度扭转层来调整到合适的水平，它可以诱导超导性，对电子和光学设备的进步带来影响。

在第二种改变二维材料以提高其能力的方法中，研究人员通过将一层MoS2（一种常见的二维材料，通常是平坦而薄的材料）卷成大致的圆柱形，加强了能量上转换过程所产生的信号。

研究人员说，MoS2材料发生的能量转换过程是非线性光学效应的一部分，如果一束光照射到一个物体上，频率就会加倍，这就是能量转换的作用。

"在这个过程中，我们总是希望将频率提高一倍，"黄说。"但信号通常很弱，所以增强信号非常重要。" 但研究人员表示，通过滚动材料，他们实现了95倍以上的信号提升。

最近，Huang打算把这两项进展结合起来。"我们研究的下一步是回答如何将原子工程和形状工程结合起来，创造更好的光学器件。"她说。

原子结构的研究论文《Enhancement of van der Waals Interlayer Coupling through Polar Janus MoSSe》发表在美国化学学会杂志（ACS）上。