Pesquisadores do Grupo de Pesquisa Interdisciplinar (IRG) de Sistemas Eletrônicos de Baixa Energia (LEES) da Aliança para Pesquisa e Tecnologia de Cingapura-MIT (SMART), empresa de pesquisa do MIT em Cingapura junto 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.
O controle das propriedades dos materiais tem sido a força motriz por trás da maioria das tecnologias modernas – de painéis solares, computadores, veículos inteligentes ou equipamentos hospitalares que salvam vidas. Mas as propriedades dos materiais são tradicionalmente ajustadas com base em sua composição, estrutura e, às vezes, tamanho, e a maioria dos dispositivos práticos que produzem ou geram camadas de materiais de diferentes composições que muitas vezes podem ser difíceis de crescer.
A descoberta dos 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, em temperatura ambiente. Suas descobertas podem ter um grande impacto em várias aplicações nos campos de informação médica, biológica e quântica. A equipe explica sua pesquisa em um artigo intitulado “Propriedades ópticas ajustáveis de filmes finos controlados pelo ângulo de torção da interface”, publicado recentemente na prestigiosa revista Nano Letters.
“Uma série de novos fenômenos físicos – como supercondutividade não convencional – foram descobertos recentemente pelo empilhamento de camadas individuais de materiais atomicamente finos em cima uns dos outros em um ângulo de torção, o que resulta na formação do que chamamos de superredes moiré”, diz autora 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 finas individuais de filme, o que é trabalhoso, enquanto nossa descoberta seria aplicável a filmes espessos também – 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 no empilhamento de monocamadas individuais, o que requer esfoliação cuidadosa e pode sofrer relaxamento devido a um estado de torção, limitando assim suas aplicações práticas. A descoberta da equipe pode tornar esse fenômeno revolucionário 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 ajustar as propriedades ópticas do nitreto de boro hexagonal tridimensional semelhante ao volume (hBN), mesmo em temperatura ambiente”, disse Hae Yeon Lee , o principal autor do artigo e um Ph.D. em Ciência e Engenharia de Materiais. candidato no MIT. “Descobrimos que tanto a intensidade quanto a cor dos filmes hBN espessos e empilhados 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 em medicina, meio ambiente ou tecnologias de informação.
Publicado em 24/04/2021 09h39
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