Peneliti di Rice University menemukan bahwa cahaya laser dapat menggeser atom secara fisik di semikonduktor dua dimensi tertentu yang disebut dikalsogenida logam transisi Janus (TMD). Efek optostriksi ini, yang diamati melalui perubahan pola generasi harmonik kedua, menyoroti asimetri material dan potensinya untuk teknologi optik canggih. Temuan ini dapat memungkinkan chip fotonik yang lebih cepat dan sensor sensitif.
Dalam studi yang diterbitkan di ACS Nano pada 14 November 2025, ilmuwan di Rice University menunjukkan bagaimana cahaya dapat menghasilkan gaya mekanis di material TMD Janus ultr tipis, menyebabkan pergeseran kisi atom. Material ini, dinamai dari dewa Romawi Janus bermuka dua, memiliki struktur asimetris dengan unsur kimia berbeda di lapisan atas dan bawah, seperti molibdenum sulfur selenida yang ditumpuk pada disulfida molibdenum.
Tim, yang dipimpin oleh Shengxi Huang, profesor associate teknik listrik dan komputer, menggunakan sinar laser berbagai warna untuk memeriksa respons material. Mereka fokus pada generasi harmonik kedua (SHG), di mana material memancarkan cahaya pada dua kali frekuensi masukan. Ketika laser cocok dengan resonansi material, pola SHG 'bunga' ber enam titik khas terdistorsi, menunjukkan pergerakan atom.
"Kami menemukan bahwa menyinari molybdenum sulfur selenida Janus dan disulfida molibdenum menciptakan gaya kecil dan arah di dalam material, yang muncul sebagai perubahan pada pola SHG-nya," kata Kunyan Zhang, alumni doktoral Rice dan penulis utama. "Biasanya, sinyal SHG membentuk bentuk 'bunga' ber enam titik yang mencerminkan simetri kristal. Tapi ketika cahaya mendorong atom, simetri ini pecah—kelopak pola menyusut secara tidak merata."
Fenomena ini, yang disebut optostriksi, timbul dari medan elektromagnetik cahaya yang menerapkan gaya pada atom, yang diperkuat oleh kopling lapisan yang kuat di TMD Janus. "Material Janus ideal untuk ini karena komposisi tidak merata menciptakan kopling yang ditingkatkan antar lapisan, yang membuatnya lebih sensitif terhadap gaya kecil cahaya," jelas Zhang.
Penemuan ini membuka pintu untuk teknologi berbasis cahaya yang bisa mengungguli sistem listrik dengan menghasilkan panas lebih sedikit. Aplikasi potensial termasuk chip fotonik hemat energi, detektor ultrasensitif untuk getaran atau tekanan, dan sumber cahaya yang dapat disesuaikan untuk tampilan dan pencitraan.
"Kontrol aktif seperti itu bisa membantu merancang chip fotonik generasi berikutnya, detektor ultrasensitif atau sumber cahaya kuantum—teknologi yang menggunakan cahaya untuk membawa dan memproses informasi alih-alih bergantung pada listrik," kata Huang.
TMD, yang terdiri dari logam transisi seperti molibdenum dan kalkogen seperti sulfur atau selenium, dihargai karena konduktivitas, penyerapan cahaya, dan fleksibilitasnya di perangkat generasi berikutnya. Penelitian ini didanai oleh National Science Foundation, Air Force Office of Scientific Research, dan lainnya.