Bir maddenin yaydığı ya da absorpladığı ışığın spektral çizgileri, o maddenin iç dünyasına açılan bir penceredir. Ancak bu pencere bazen bulanık olur: Çizginin genişliği, birbirine karışmış iki ayrı fiziksel sürecin izi olabilir.
Bunlardan ilki homojen genişlemedir. Burada sistemdeki her atom ya da molekül, titreşimler veya çarpışmalar nedeniyle aynı şekilde fazını kaybeder; yani dağılma süreci tüm parçacıklarda ortaktır. İkincisi ise inhomojen genişlemedir: Farklı parçacıklar biraz farklı rezonans frekanslarına sahipken çizgi toplamda genişler; bu, yapıdaki düzensizliğin ya da yerel ortam değişkenliğinin bir yansımasıdır.
Her iki katkıyı tek boyutlu fotolüminesans gibi konvansiyonel spektroskopi yöntemleriyle ayırt etmek son derece güçtür. Voigt profili adı verilen matematiksel model Gauss (inhomojen) ve Lorentz (homojen) bileşenlerini birleştirse de bu parametreler birbiriyle o kadar güçlü korelasyon gösterir ki bağımsız olarak belirlenemez.
Araştırmacılar bu sorunu aşmak için iki boyutlu koherent spektroskopi (2DCS) tekniğini kullandı. Bu yöntemde lazer darbeleri özenle zamanlı aralıklarla örneğe gönderilir ve hem uyarma hem de yayılım frekansları eş zamanlı izlenir. Ortaya çıkan iki boyutlu spektrum, homojen ve inhomojen genişlemeye farklı duyarlılıkta iki ayrı kesit sunar: diyagonal ve çapraz-diyagonal.
Ekip tekniği, sıfırın sadece 8 Kelvin üzerinde soğutulan ve heksagonal bor nitrür (hBN) ile kapsüllenmiş MoSe₂ ince filmi üzerinde denedi. Bu malzeme, iki boyutlu geçiş metali dikalkogenitler ailesinin önemli bir üyesidir ve kuantum optik uygulamaları için yoğun ilgi görmektedir.
Belirsizlik ağırlıklı ortak uyum analizi ile araştırmacılar, Gauss ve Lorentz genişlik parametrelerinin tüm χ²(σ,γ) haritasını çıkardı. Sonuçlar çarpıcıydı: 2DCS ile elde edilen güven bölgeleri, klasik tek boyutlu Voigt analizine kıyasla belirgin biçimde daha küçük ve daha kompakttı. Yani iki parametre artık çok daha bağımsız biçimde belirlenebiliyordu.
Bu gelişme yalnızca metodolojik bir iyileştirme değil; kuantum malzemelerdeki mikroskobik dağılma ve düzensizlik mekanizmalarını anlamak için doğrudan kapı aralıyor. İki boyutlu yarı iletkenler, kuantum bilgisayarlar ve foton tabanlı teknolojiler için bu tür hassas karakterizasyon yöntemleri giderek daha kritik bir hal alıyor.