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22 avril 2021

par l’Alliance Singapour-MIT pour la recherche et la technologie

Des chercheurs du groupe de recherche interdisciplinaire (IRG) sur les systèmes électroniques à faible consommation d’énergie (LEES) de Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), l’entreprise de recherche du MIT à Singapour, en collaboration avec le Massachusetts Institute of Technology (MIT) et l’Université nationale de Singapour (NUS), a découvert une nouvelle façon de contrôler l’émission lumineuse des matériaux

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Le contrôle des propriétés des matériaux a été la force motrice de la plupart des technologies modernes, qu’il s’agisse de panneaux solaires, d’ordinateurs, de véhicules intelligents ou d’équipements hospitaliers vitaux. Mais les propriétés des matériaux ont traditionnellement été ajustées en fonction de leur composition, de leur structure et parfois de leur taille, et la plupart des dispositifs pratiques qui produisent ou génèrent des couches d’utilisation légère de matériaux de différentes compositions qui peuvent souvent être difficiles à cultiver.

La percée des chercheurs SMART et de leurs collaborateurs offre une nouvelle approche de changement de paradigme pour ajuster 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 les domaines de l’information médicale, biologique et quantique L’équipe explique ses recherches dans un article intitulé « Propriétés optiques accordables des couches minces contrôlées par l’angle de torsion d’interface » récemment publié dans la prestigieuse revue Nano Letters

« 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 aboutit à la formation de ce que nous appelons des super-réseaux moirés. », déclare l’auteur correspondant de l’article, le professeur Silvija Gradecak du Département de science et génie des matériaux de NUS et chercheur principal à SMART LEES «Les méthodes existantes se concentrent sur l’empilement de couches minces individuelles de film, ce qui est laborieux, tandis que notre découverte serait également applicable aux films épais, ce qui rend le processus de découverte des matériaux beaucoup plus efficace. »

Leurs recherches peuvent également être utiles pour développer la physique fondamentale dans le domaine de la «twistronique» – 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, ce qui nécessite une exfoliation minutieuse et peut souffrir d’une relaxation due à un état tordu, limitant ainsi leurs applications pratiques. La découverte de l’équipe pourrait rendre ce phénomène révolutionnaire lié à la torsion applicable également aux systèmes à couches épaisses, 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 de moiré dans les systèmes bidimensionnels peuvent être traduits pour ajuster les propriétés optiques du nitrure de bore hexagonal (hBN) en trois dimensions, en vrac, même à température ambiante », a déclaré Hae Yeon Lee, auteur principal de l’article et titulaire d’un doctorat en science et génie des matériauxré candidat au MIT « Nous avons constaté que l’intensité et la couleur des films hBN épais et empilés peuvent être réglées en continu par leurs angles de torsion relatifs et leur intensité augmentée de plus de 40 fois. »

Les résultats de la recherche ouvrent une nouvelle façon de contrôler les propriétés optiques des couches minces au-delà des structures classiquement utilisées en particulier pour des applications en médecine, en environnement ou en technologies de l’information

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Science des matériaux, système, physique

Actualités – États-Unis – Une percée dans la découverte de matériaux permet la «twistronique» pour les systèmes en vrac

Source: https://phys.org/news/2021-04-breakthrough-materials-discovery-enables-twistronics.html

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