Nanoscale Horizons封面上報道了一種新的雙層材料，每層的測量厚度小于1納米，有望引領更高效、多功能的光發射。堪薩斯大學超快激光實驗室的研究人員通過組合原子層的二硫化鉬、二硫化錸，成功創造了這種材料。

該論文的共同作者，堪薩斯大學的物理學和天文學副教授Hui Zhao說：“整個研究的目標是制造發光器件，例如只有幾納米厚的柔軟超薄LED，我們通過設計雙層材料得以實現。二硫化鉬、二硫化錸這兩種半導體材料吸光性能優異，且非常柔軟，可以拉伸或壓縮。”

為了解釋這項技術，Zhao將新材料中的電子行為比作一個教室活動。他說道：“人們可以把材料想象成一個充滿學生的教室，實際上那是電子，每個座位上都有一個電子。坐在座位上，學生或電子不能自由移動來導電。但是光能提供足夠的能量讓一些學生站起來，他們現在可以自由移動，就像移動的電子一樣形成電流，太陽能的能量被捕獲并轉化為電能，這個過程是光伏設備工作的原理。”

堪薩斯大學的研究人員解釋道，光的發射涉及逆過程，當一個站立的電子坐在一個座位上時，同時以光的形式釋放其動能。Zhao還表示：“為了制造出一種好的發光器件材料，人們不僅需要攜帶能量的電子，而且還需要‘座位’——所謂的空穴，讓電子能夠坐下。”

此前的研究，包括Zhao在內的幾個小組，已經制備了各種不同類型的原子層堆疊的雙層材料。然而，在這些材料中，電子和“座位”存在于不同的原子層。

Zhao說道：“因為電子不能輕易找到座位，因此這些雙層材料的光發射效率非常低，比一個原子層低100倍以上。但在該新材料中，所有的電子和他們的座位將在原來的層，而不是分開的層，光的發射會更強。”

Zhao和堪薩斯大學物理學研究生Samuel Lane、Frank Ceballos和Qiannan Cui以及內布拉斯加大學林肯分校的Ming Li和Xiao Cheng Zeng創建的新材料采用同樣的低技術含量的透明膠帶法，此法的創造者率先創建了單原子層材料石墨烯，并贏得了2010年的諾貝爾物理學獎。

Zhao解釋道：“在剝離材料時有一個竅門，你用透明膠帶從晶體上剝離一層，然后折疊幾次。所以當你把膠帶與基板快速剝開的時候，一些材料將被留在襯底上。在顯微鏡下，單原子層由于厚度不同會有不同的顏色，就像水上的油膜一樣。”

由論文的第一作者Bellus領導的堪薩斯大學超快激光實驗室的研究人員完成最具挑戰性的一步：在二硫化錸上堆積二硫化鉬層，精度大于1微米。原子薄片之間是范德華相互作用，相同的力可使壁虎在光滑的窗玻璃上爬行。“范德華力對原子排布不是很敏感，因此人們可以使用這些原子層形成多層材料，就像原子積木一樣。”

樣品制作后，團隊成員用超快激光觀察兩原子層間電子和空穴的運動，他們看到明確的證據顯示，電子和空位可以從二硫化鉬移動到二硫化錸，而不是沿相反的方向。通過這種方式，證實了該團隊Li和Zeng以前分析相關性能大約十幾個原子層的理論計算，以及二硫化鉬和二硫化錸形成的雙層有望作為LED的技術基礎的預言。