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Ein von der University of Minnesota geleitetes Team hat zum ersten Mal ein atomar dünnes Material entwickelt, das bei Raumtemperatur nahezu 100 % des Lichts absorbieren kann. Diese Entdeckung könnte ein breites Spektrum von Anwendungen von der optischen Kommunikation bis zur Stealth-Technologie verbessern.

Ihr Artikel wird in Nature Communications veröffentlicht, einer von Experten begutachteten wissenschaftlichen Zeitschrift, die sich mit Naturwissenschaften und Technik befasst.

Materialien, die fast das gesamte einfallende Licht absorbieren – das heißt, dass nicht viel Licht durch sie hindurchgeht oder von ihnen reflektiert wird – sind wertvoll für Anwendungen, bei denen es um die Erkennung oder Steuerung von Licht geht.

„Optische Kommunikation wird im Grunde bei allem, was wir tun, eingesetzt“, sagte Steven Koester, Professor am College of Science and Engineering und leitender Autor des Artikels. „Im Internet gibt es beispielsweise optische Detektoren, die Glasfaserverbindungen verbinden. Diese Forschung hat das Potenzial, diese optische Kommunikation mit höherer Geschwindigkeit und größerer Effizienz zu ermöglichen.“

Die Forscher machten diesen „nahezu perfekten Absorber“ möglich, indem sie eine Technik namens Bandverschachtelung verwendeten, um die bereits einzigartigen elektrischen Eigenschaften in einem Material zu manipulieren, das nur aus zwei bis drei Atomschichten besteht. Ihre Herstellungsmethode ist einfach, kostengünstig und erfordert keine Nanostrukturierungsmethoden, was bedeutet, dass sie einfacher zu skalieren ist als die anderer untersuchter lichtabsorbierender Materialien.

„Die Tatsache, dass wir diese nahezu perfekte Lichtabsorption bei Raumtemperatur mit nur zwei oder drei atomaren Materialschichten erreichen können, ist hier wirklich die entscheidende Innovation“, sagte Tony Low, außerordentlicher Professor am College of Science and Engineering. „Und das konnten wir ohne den Einsatz komplexer und teurer Strukturierungstechniken erreichen, wodurch wir perfekte Absorber auf praktikablere und kostengünstigere Weise herstellen könnten.“

Diese Forschung wurde vom Programm „Designing Materials to Revolutionize and Engineer our Future“ der National Science Foundation und der National Research Foundation of Korea finanziert. Teile der Arbeit wurden im NSF-finanzierten Minnesota Nano Center durchgeführt, dessen Direktor Koester auch ist.