Le phénomène qui forme des motifs d'interférence sur les écrans de télévision lorsqu'une caméra se concentre sur un motif comme une personne portant des rayures a inspiré une nouvelle façon de conceptualiser les appareils électroniques. Des chercheurs de l'Université de l'Illinois montrent comment la version à l'échelle atomique de ce phénomène peut détenir les secrets pour aider à faire progresser la conception électronique aux limites de la taille et de la vitesse.

Dans leur nouvelle étude, Harley Johnson, professeur de sciences mécaniques et d'ingénierie, ses co-auteurs ont refondu un détail précédemment considéré comme un défaut dans la conception des nanomatériaux en un concept qui pourrait remodeler la façon dont les ingénieurs conçoivent l'électronique. L'équipe, qui comprend également l'étudiant diplômé en sciences mécaniques et génie Brian McGuigan et les collaborateurs français Pascal Pochet et Johann Coraux, publié ses conclusions dans la revue Matériaux appliqués aujourd'hui .

Sur les écrans d'affichage, les motifs moirés se produisent lorsque la pixellisation est presque à la même échelle qu'un motif photographié, Johnson a dit, ou lorsque deux couches minces d'un matériau à structure périodique, comme les tissus transparents et les moustiquaires, sont placés les uns sur les autres légèrement de travers.

A l'échelle macro, les moirages sont des phénomènes optiques qui ne forment pas d'objets tangibles. Cependant, lorsque ces modèles se produisent au niveau atomique, des arrangements d'électrons sont verrouillés en place par des forces atomiques pour former des fils nanométriques capables de transmettre de l'électricité, les chercheurs ont dit.

"Les matériaux bidimensionnels - des films minces conçus pour avoir une épaisseur d'un seul atome - créent des motifs de moiré lorsqu'ils sont empilés les uns sur les autres et sont asymétriques, étiré, comprimé ou tordu, " a déclaré Johnson. " Le moiré apparaît lorsque les atomes forment des zones linéaires de haute densité électronique. Les lignes qui en résultent créent ce qui est essentiellement un fil extrêmement fin."

Depuis des décennies, les physiciens ont observé des images au microscope d'arrangements atomiques de films minces 2D et les ont reconnus comme des réseaux périodiques de petits défauts connus sous le nom de dislocations, mais le groupe de Johnson est le premier à noter qu'il s'agit également de motifs de moiré courants.

"Un motif moiré est simplement un ensemble de dislocations, et un ensemble de dislocations est un motif moiré - cela va dans les deux sens, ", a déclaré Johnson. Cette prise de conscience a ouvert la porte à ce que le groupe Johnson appelle l'ingénierie moirée - ce qui pourrait conduire à une nouvelle façon de fabriquer le plus petit, électronique la plus légère et la plus rapide.

En manipulant l'orientation des couches empilées de films minces 2D comme le graphène, des fils d'épaisseur à un seul atome peuvent être assemblés, jeter les bases pour écrire des nanocircuits. Un fil d'épaisseur à un seul atome est la limite de la minceur. Plus le fil est fin, plus les électrons peuvent voyager plus vite, ce qui signifie que cette technologie a le potentiel de produire les fils et circuits de transmission les plus rapides possibles, les chercheurs ont dit.

"Il y a toujours la question de savoir comment se connecter à un circuit aussi petit, " a déclaré Johnson. " Il y a encore beaucoup de travail à faire pour trouver des moyens d'assembler des matériaux 2D d'une manière qui pourrait produire un appareil. "

En attendant, Le groupe de Johnson se concentre sur les types d'appareils pouvant être fabriqués à l'aide de l'ingénierie moirée.

"Être capable de concevoir le motif moiré lui-même est une voie vers de nouveaux dispositifs légers et moins intrusifs qui pourraient avoir des applications dans les industries biomédicale et spatiale, " dit-il. " Les possibilités ne sont limitées que par l'imagination des ingénieurs. "