Vật liệu 2D là một lớp vật liệu nano chỉ dày vài nguyên tử. Các điện tử trong vật liệu này tự do di chuyển trong mặt phẳng hai chiều, nhưng chuyển động hạn chế của chúng bị chi phối bởi cơ học lượng tử. Nghiên cứu về vật liệu nano 2D vẫn đang trong giai đoạn đầu, nhưng vật liệu 2D như graphene, dichalcogenide kim loại chuyển tiếp và phốtpho đen đã thu hút được sự chú ý của các nhà khoa học và kỹ sư vì chúng có các tính chất khác lạ và khả năng cải tiến các thiết bị quang điện tử.

Các nhà khoa học đã kiểm tra tính chất quang học của vài chục vật liệu 2D để đi đến thống nhất kiến thức về các tương tác giữa ánh sáng và vật chất trong vật liệu 2D trong giới khoa học và khám phá những triển vọng nghiên cứu trong tương lai.

Nhóm nghiên cứu đã thảo luận cách polariton, một lớp chuẩn hạt (quasiparticle) hình thành thông qua liên kết của các photon có lưỡng cực điện tích trong chất rắn, cho phép kết hợp tốc độ của các hạt ánh sáng photon với kích thước nhỏ của các điện tử. Bằng cách kích thích polariton trong vật liệu 2D, năng lượng điện từ có thể được tập trung vào một thể tích nhỏ hơn một triệu lần so với khi truyền năng lượng này qua không gian trống.

Frank Koppens tại Viện Khoa học quang tử, Tây Ban Nha và là đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Vật liệu 2D theo lớp nổi lên như một bộ công cụ tuyệt vời cho quang tử nano và quang điện tử nano, cung cấp thiết kế phù hợp và khả năng điều chỉnh các tính chất mà các vật liệu bình thường không thể có được. Vật liệu 2D sẽ mở ra những cơ hội ứng dụng to lớn".

Theo Phaedon Avoruris thuộc Công ty máy tính IBM, một trong các tác giả, nghiên cứu về plasmon-polariton ở dạng hai chiều không chỉ là chủ đề nghiên cứu hấp dẫn, mà còn mở ra triển vọng cho các ứng dụng công nghệ quan trọng từ cảm biến cho đến truyền thông quang học và khai thác năng lượng.

Nghiên cứu mới đã xem xét xác suất kết hợp các vật liệu 2D và nhận thấy mọi vật liệu 2D đều có ưu, nhược điểm riêng. Do vậy, việc kết hợp các vật liệu 2D cho ra đời vật liệu mới có những ưu điểm của cả hai vật liệu cấu thành.

Nhóm nghiên cứu có sự tham gia của các nhà khoa học tại Trường Đại học Minnesota, Viện công nghệ Massachusetts (MIT), Trường Đại học Stanford, Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ, Công ty máy tính IBM, và các trường đại học ở Braxin, Anh và Tây Ban Nha.