伯克利实验室的研究人员观察到一维边缘状态对纳米电子和光子应用至关重要;麻省理工学院研究人员的一项新理论可以减少高分辨率成像系统所需的传感器数量。
非线性光共振
发展超小、超快电子产品的动力设备使用单一原子层的半导体，如过渡金属二卤属化合物，已经得到了显著的促进。伯克利实验室的研究人员首次记录了沿单层二硫化钼边缘的强非线性光学共振。这些边缘态的存在是二硫化钼在纳米电子学中应用的关键，也是燃料电池中析氢反应、脱硫和其他化学反应的催化剂。
他们解释说，他们在二硫化钼二维晶体的边缘观察到强烈的非线性光学共振。这些一维边缘状态是电子结构变化的结果，可能使新型纳米电子和光子器件成为可能。这些边缘也一直被怀疑是能源应用中电催化析氢反应的活性位点。研究人员还发现了非凡的二次谐波光产生特性，可以用于一维原子边缘发生的电子变化和化学反应的原位监测。
一种新的SHG成像技术允许大规模快速全光学测定二维半导体膜的晶体取向，为在纳米电子器件中使用这些材料提供了所需的知识。
(来源:伯克利实验室)
2D半导体因其优越的能源效率和承载比硅高得多的电流密度的能力而受到重视。它们只有单个分子的厚度，非常适合集成光电器件。研究人员指出，直到最近，石墨烯一直是二维材料中无可挑战的超级巨星，但今天，人们相当多的注意力集中在二维半导体晶体上，这种晶体由一层过渡金属原子(如钼、钨或铌)组成，夹在两层硫原子(如硫或硒)之间。
它们包含与石墨烯相同的扁平六角形“蜂窝状”结构，并具有许多相同的电气优势。因此，与石墨烯不同，这些过渡金属二卤属化合物具有直接能带隙，这有利于它们在晶体管和其他电子设备，特别是发光二极管中的应用。
只有更好地理解其晶体结构的畴向，才能充分认识过渡金属二卤族化合物的巨大潜力，而正是晶体结构的畴向导致了它们的特殊性质。然而，到目前为止，对这些三个原子厚的结构及其边缘的实验成像仅限于扫描隧道显微镜和透射电子显微镜，这些技术通常很难使用。晶体边缘和边界的非线性光学使张和他的合作者开发了一种基于二次谐波(SHG)发射的新成像技术，可以很容易地用光学显微镜捕捉晶体结构和晶粒取向。
(A)大面积单层MoS2的光学图像和(B)同一区域的SHG图像，显示平移对称被打破形成1D边缘状态的晶粒和晶界。
(来源:伯克利实验室)
便宜的太赫兹成像
已经熟悉了机场安检，太赫兹成像据麻省理工学院的研究人员称，该技术还有许多其他有前景的应用——从爆炸物探测到汽车防撞，他们开发了一种新技术，可以将太赫兹或毫米波成像所需的传感器数量减少10倍，甚至100倍，使其更加实用。这项技术还可能对设计新的高分辨率雷达和声纳系统产生影响。
在数码相机中，镜头聚焦入射光，使视觉场景的一小块反射光照射到传感器阵列的相应小块上。相比之下，在低频成像系统中，入射波——无论是电磁的，还是声纳的声波——都会击中阵列中的所有传感器。
当波到达每个传感器时，该系统通过比较波的相位(波谷和波峰的对齐)来确定波的起源和强度，只要传感器之间的距离不超过入射波波长的一半，计算就相当简单，只需将传感器的测量值颠倒即可。但如果传感器之间的间隔超过半个波长，反演就会产生不止一种可能的解决方案。这些解将围绕传感器阵列以规则角度间隔，这种现象被称为“空间混叠”。
然而，在低频成像的大多数应用中，探测器周围的任何给定圆周通常都是稀疏分布的。这就是新系统利用的现象。
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