Chercheurs du Groupe de recherche interdisciplinaire (IRG) sur les systèmes électroniques à faible consommation d'énergie (LEES) de l'Alliance pour la recherche et la technologie (SMART) de Singapour-MIT, L'entreprise de recherche du MIT à Singapour avec le Massachusetts Institute of Technology (MIT) et l'Université nationale de Singapour (NUS), ont découvert une nouvelle façon de contrôler l'émission de lumière des matériaux.

Le contrôle des propriétés des matériaux a été la force motrice de la plupart des technologies modernes - des panneaux solaires, des ordinateurs, véhicules intelligents ou équipements hospitaliers de sauvetage. Mais les propriétés des matériaux ont traditionnellement été ajustées en fonction de leur composition, structure, et parfois la taille, et la plupart des dispositifs pratiques qui produisent ou génèrent de la lumière utilisent des couches de matériaux de différentes compositions qui peuvent souvent être difficiles à cultiver.

La percée des chercheurs de SMART et de leurs collaborateurs offre une nouvelle approche de changement de paradigme pour régler les propriétés optiques des matériaux technologiquement pertinents en modifiant l'angle de torsion entre les films empilés, à température ambiante. Leurs découvertes pourraient avoir un impact énorme sur diverses applications dans le domaine médical, biologique, et les champs d'information quantique. L'équipe explique ses recherches dans un article intitulé "Tunable Optical Properties of Thin Films Controlled by the Interface Twist Angle" récemment publié dans la prestigieuse revue Nano lettres .

"Un certain nombre de nouveaux phénomènes physiques, tels que la supraconductivité non conventionnelle, ont été découverts récemment en empilant des couches individuelles de matériaux atomiquement minces les unes sur les autres à un angle de torsion, ce qui se traduit par la formation de ce que l'on appelle des super-réseaux moirés, " dit l'auteur correspondant de l'article, Professeur Silvija Gradecak du Département de science et d'ingénierie des matériaux à NUS et chercheur principal à SMART LEES. "Les méthodes existantes se concentrent sur l'empilement de monocouches individuelles minces de film ce qui est laborieux, tandis que notre découverte serait également applicable aux films épais, ce qui rendrait le processus de découverte de matériaux beaucoup plus efficace. »

Leurs recherches peuvent également être utiles pour développer la physique fondamentale dans le domaine de la « twistronique », c'est-à-dire l'étude de la façon dont l'angle entre les couches de matériaux bidimensionnels peut modifier leurs propriétés électriques. Le professeur Gradecak souligne que le domaine s'est jusqu'à présent concentré sur l'empilement de monocouches individuelles, qui nécessite une exfoliation soignée et peut souffrir de relâchement d'un état tordu, limitant ainsi leurs applications pratiques. La découverte de l'équipe pourrait rendre ce phénomène révolutionnaire lié à la torsion également applicable aux systèmes à couche épaisse, qui sont faciles à manipuler et pertinents sur le plan industriel.

"Nos expériences ont montré que les mêmes phénomènes conduisant à la formation de super-réseaux moirés dans les systèmes bidimensionnels peuvent être traduits pour ajuster les propriétés optiques des systèmes tridimensionnels, Nitrure de bore hexagonal (hBN) en vrac même à température ambiante, " a déclaré Hae Yeon Lee, l'auteur principal de l'article et un doctorat en science et génie des matériaux. candidat au MIT. "Nous avons constaté que l'intensité et la couleur de l'empilement, Les films hBN épais peuvent être réglés en continu grâce à leurs angles de torsion relatifs et à leur intensité augmentée de plus de 40 fois."

Les résultats de la recherche ouvrent une nouvelle voie pour contrôler les propriétés optiques des films minces au-delà des structures conventionnellement utilisées notamment pour des applications en médecine, technologies de l'environnement ou de l'information.