Il fenomeno che forma schemi di interferenza sugli schermi televisivi quando una telecamera mette a fuoco un motivo come una persona che indossa strisce ha ispirato un nuovo modo di concettualizzare i dispositivi elettronici. I ricercatori dell'Università dell'Illinois stanno mostrando come la versione su scala atomica di questo fenomeno possa contenere i segreti per aiutare a far avanzare la progettazione elettronica ai limiti di dimensioni e velocità.

Nel loro nuovo studio, Il professore di scienze meccaniche e ingegneria Harley Johnson, i suoi coautori, hanno riformulato un dettaglio precedentemente visto come un difetto nella progettazione dei nanomateriali in un concetto che potrebbe rimodellare il modo in cui gli ingegneri progettano l'elettronica. Il gruppo, che comprende anche lo studente laureato in scienze meccaniche e ingegneria Brian McGuigan e i collaboratori francesi Pascal Pochet e Johann Coraux, ha pubblicato i suoi risultati sulla rivista Materiali applicati oggi .

Sugli schermi di visualizzazione, i motivi moiré si verificano quando la pixelizzazione è quasi della stessa scala di un motivo fotografato, Johnson ha detto, o quando due strati sottili di un materiale con una struttura periodica, come tessuti trasparenti e zanzariere, sono posti uno sopra l'altro leggermente obliqui.

Alla macroscala, le maree sono fenomeni ottici che non formano oggetti tangibili. Però, quando questi modelli si verificano a livello atomico, le disposizioni degli elettroni sono bloccate in posizione da forze atomiche per formare fili su scala nanometrica in grado di trasmettere elettricità, hanno detto i ricercatori.

"I materiali bidimensionali - film sottili progettati per essere dello spessore di un singolo atomo - creano motivi moiré quando sono impilati uno sopra l'altro e sono inclinati, allungato, compresso o attorcigliato, " Johnson ha detto. "Il moiré emerge quando gli atomi formano aree lineari ad alta densità di elettroni. Le linee risultanti creano ciò che essenzialmente è un filo estremamente sottile."

Per decenni, i fisici hanno osservato immagini al microscopio di disposizioni atomiche di film sottili 2-D e le hanno riconosciute come serie periodiche di piccoli difetti noti come dislocazioni, ma il gruppo di Johnson è il primo a notare che anche questi sono modelli comuni di moiré.

"Un motivo moiré è semplicemente una serie di dislocazioni, e una serie di dislocazioni è un motivo moiré - va in entrambe le direzioni, " ha detto Johnson. Questa realizzazione ha aperto la porta a ciò che il gruppo di Johnson chiama ingegneria moiré - ciò che potrebbe portare a un nuovo modo di produrre il più piccolo, l'elettronica più leggera e veloce.

Manipolando l'orientamento di strati sovrapposti di film sottili 2-D come il grafene, si possono assemblare fili dello spessore di un singolo atomo, costruire le basi per scrivere nanocircuiti. Un filo di spessore di un singolo atomo è il limite della magrezza. Più sottile è il filo, gli elettroni più veloci possono viaggiare, il che significa che questa tecnologia ha il potenziale per produrre i cavi e i circuiti di trasmissione più veloci possibili, hanno detto i ricercatori.

"C'è sempre la domanda su come collegarsi a un circuito così piccolo, " Johnson ha detto. "C'è ancora molto lavoro da fare per trovare modi per unire insieme materiali 2-D in un modo che possa produrre un dispositivo".

Intanto, Il gruppo di Johnson si sta concentrando sui tipi di dispositivi che possono essere realizzati utilizzando l'ingegneria moiré.

"Essere in grado di progettare lo stesso modello moiré è un percorso verso nuovi dispositivi leggeri e meno intrusivi che potrebbero avere applicazioni nelle industrie biomediche e spaziali, " ha detto. "Le possibilità sono limitate solo dall'immaginazione degli ingegneri".