Pesquisadores do Grupo de Pesquisa Interdisciplinar (IRG) de Sistemas Eletrônicos de Baixa Energia (LEES) na Aliança para Pesquisa e Tecnologia de Singapura-MIT (SMART), Empresa de pesquisa do MIT em Cingapura, juntamente com o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e a Universidade Nacional de Cingapura (NUS), descobriram uma nova maneira de controlar a emissão de luz de materiais.

Controlar as propriedades dos materiais tem sido a força motriz por trás da maioria das tecnologias modernas - de painéis solares, computadores, veículos inteligentes ou equipamentos hospitalares salva-vidas. Mas as propriedades dos materiais são tradicionalmente ajustadas com base em sua composição, estrutura, e às vezes o tamanho, e a maioria dos dispositivos práticos que produzem ou geram luz usam camadas de materiais de diferentes composições que muitas vezes podem ser difíceis de cultivar.

A descoberta por pesquisadores SMART e seus colaboradores oferece uma nova abordagem de mudança de paradigma para ajustar as propriedades ópticas de materiais tecnologicamente relevantes, alterando o ângulo de torção entre os filmes empilhados, à temperatura ambiente. Suas descobertas podem ter um grande impacto em várias aplicações na área médica, biológico, e campos de informação quântica. A equipe explica sua pesquisa em um artigo intitulado "Propriedades ópticas ajustáveis ​​de filmes finos controlados pelo ângulo de torção da interface" recentemente publicado na prestigiosa revista. Nano Letras .

"Uma série de novos fenômenos físicos - como a supercondutividade não convencional - foram descobertos recentemente pelo empilhamento de camadas individuais de materiais atomicamente finos em cima umas das outras em um ângulo de torção, que resulta na formação do que chamamos de superredes moiré, "diz o autor correspondente do artigo, Professora Silvija Gradecak do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da NUS e Pesquisadora Principal da SMART LEES. "Os métodos existentes se concentram em empilhar apenas monocamadas individuais finas de filme, o que é trabalhoso, ao passo que nossa descoberta também seria aplicável a filmes espessos - tornando o processo de descoberta de materiais muito mais eficiente. "

Sua pesquisa também pode ser significativa para o desenvolvimento da física fundamental no campo da "twistrônica" - o estudo de como o ângulo entre as camadas de materiais bidimensionais pode alterar suas propriedades elétricas. O professor Gradecak aponta que o campo até agora se concentrou em empilhar monocamadas individuais, que requer esfoliação cuidadosa e pode sofrer de relaxamento devido a um estado distorcido, limitando assim suas aplicações práticas. A descoberta da equipe pode tornar esse fenômeno inovador relacionado à torção aplicável também a sistemas de filme espesso, que são fáceis de manipular e industrialmente relevantes.

"Nossos experimentos mostraram que os mesmos fenômenos que levam à formação de superredes moiré em sistemas bidimensionais podem ser traduzidos para sintonizar propriedades ópticas tridimensionais, nitreto de boro hexagonal tipo bulk (hBN), mesmo em temperatura ambiente, "disse Hae Yeon Lee, o autor principal do artigo e um Ph.D. em Ciência e Engenharia de Materiais. candidato no MIT. "Descobrimos que tanto a intensidade quanto a cor da pilha, filmes espessos de hBN podem ser continuamente ajustados por seus ângulos de torção relativos e a intensidade aumentada em mais de 40 vezes. "

Os resultados da pesquisa abrem uma nova maneira de controlar as propriedades ópticas de filmes finos além das estruturas convencionalmente utilizadas, especialmente para aplicações na medicina. tecnologias ambientais ou de informação.