Ricercatori del Low Energy Electronic Systems (LEES) Interdisciplinary Research Group (IRG) presso Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), L'impresa di ricerca del MIT a Singapore insieme al Massachusetts Institute of Technology (MIT) e alla National University of Singapore (NUS), hanno scoperto un nuovo modo per controllare l'emissione di luce dai materiali.

Il controllo delle proprietà dei materiali è stato la forza trainante della maggior parte delle moderne tecnologie:dai pannelli solari, computer, veicoli intelligenti o attrezzature ospedaliere salvavita. Ma le proprietà dei materiali sono state tradizionalmente regolate in base alla loro composizione, struttura, e a volte dimensione, e la maggior parte dei dispositivi pratici che producono o generano luce utilizzano strati di materiali di diversa composizione che spesso possono essere difficili da coltivare.

La svolta dei ricercatori SMART e dei loro collaboratori offre un nuovo approccio paradigmatico per mettere a punto le proprietà ottiche dei materiali tecnologicamente rilevanti modificando l'angolo di torsione tra i film impilati, a temperatura ambiente. I loro risultati potrebbero avere un enorme impatto su varie applicazioni in campo medico, biologico, e campi di informazione quantistica. Il team spiega la propria ricerca in un articolo intitolato "Tunable Optical Properties of Thin Films Controlled by the Interface Twist Angle" recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista Nano lettere .

"Un certo numero di nuovi fenomeni fisici, come la superconduttività non convenzionale, sono stati scoperti di recente impilando singoli strati di materiali atomicamente sottili uno sopra l'altro con un angolo di torsione, che si traduce nella formazione di quelli che chiamiamo superreticoli moiré, " dice l'autore corrispondente dell'articolo, Professor Silvija Gradecak del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso NUS e Principal Investigator presso SMART LEES. "I metodi esistenti si concentrano sull'impilamento di sottili singoli monostrati di pellicola che è laborioso, mentre la nostra scoperta sarebbe applicabile anche ai film spessi, rendendo il processo di scoperta dei materiali molto più efficiente".

La loro ricerca può anche essere significativa per sviluppare la fisica fondamentale nel campo della "twistronics", lo studio di come l'angolo tra gli strati dei materiali bidimensionali può modificare le loro proprietà elettriche. Il professor Gradecak sottolinea che il campo si è finora concentrato sull'impilamento di singoli monostrati, che richiede un'attenta esfoliazione e può soffrire di rilassamento da uno stato contorto, limitando così le loro applicazioni pratiche. La scoperta del team potrebbe rendere questo rivoluzionario fenomeno correlato alla torsione applicabile anche ai sistemi a film spesso, che sono facili da manipolare e rilevanti a livello industriale.

"I nostri esperimenti hanno mostrato che gli stessi fenomeni che portano alla formazione di superreticoli moiré nei sistemi bidimensionali possono essere tradotti per regolare le proprietà ottiche dei reticoli tridimensionali, nitruro di boro esagonale sfuso (hBN) anche a temperatura ambiente, " ha detto Hae Yeon Lee, l'autore principale dell'articolo e un dottorato di ricerca in Scienza dei materiali e ingegneria. candidato al MIT. "Abbiamo scoperto che sia l'intensità che il colore di impilati, i film spessi in hBN possono essere continuamente sintonizzati dai loro relativi angoli di torsione e l'intensità è aumentata di oltre 40 volte."

I risultati della ricerca aprono un nuovo modo per controllare le proprietà ottiche dei film sottili al di là delle strutture utilizzate convenzionalmente, specialmente per applicazioni in medicina, tecnologie ambientali o dell'informazione.