SMART突破实现Twistronics

以扭曲的角度堆叠薄膜提供了一种控制材料发光的新方法

来自新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟（SMART）的低能耗电子系统（LEES）跨学科研究小组（IRG）的研究人员，麻省理工学院在新加坡的研究机构与麻省理工学院（MIT）和新加坡国立大学（NUS） ）共同发现了一种控制材料发光的新方法。

控制材料的性能一直是大多数现代技术（包括太阳能电池板，计算机，智能车辆或救生医院设备）背后的驱动力。但传统上，材料的性能是根据其成分、结构、有时是尺寸来调整的，而大多数生产或产生光的实用器件都使用不同成分的材料层，这些材料层通常很难生长。

SMART研究人员及其合作者的突破提供了一种新方法，可通过在室温下改变堆叠膜之间的扭曲角度来调整技术相关材料的光学性能。他们的发现可能会对医学，生物和量子信息领域的各种应用产生影响。研究小组在最近发表在《纳米快报》上的一篇题为“受界面扭曲角控制的薄膜的可调光学特性”的论文中解释了他们的研究。

“最近发现了许多新的物理现象，例如非常规的超导性，这些现象是通过将原子薄层材料以扭曲的角度堆叠在彼此的顶部，从而形成所谓的莫尔超晶格。” 该论文的通讯作者、美国国立大学材料科学与工程系的Silvija Gradecak和SMART LEES的首席研究员说，“现有的方法只专注于堆叠单层薄膜，这很费劲，而我们的发现也将适用于厚膜，使材料发现过程更加高效。”

他们的研究对于开发“双电子学”领域的基础物理学也可能是有意义的-研究二维材料层之间的角度如何改变其电学性质。 Gradecak教授指出，迄今为止，该领域一直专注于堆叠单个单分子层，这需要仔细剥离并可能因扭曲状态而松弛，从而限制了它们的实际应用。该团队的发现可以使这种与扭曲有关的开创性现象也适用于厚膜系统，因为厚膜系统易于操作，并且在工业上有相关性。

“我们的实验表明，导致二维系统中形成莫尔超晶格的相同现象也可以转化为调整三维，块状六方氮化硼（hBN）的光学特性，”该论文的主要作者，麻省理工学院的材料科学与工程博士学位候选人Hae Yeon Lee说： “我们发现，堆叠的厚hBN膜的强度和颜色都可以通过其相对扭曲角进行连续调整，强度可以提高40倍以上。”

该研究结果开辟了一种控制薄膜光学特性的新方法，超越了传统使用的结构，尤其是在医学，环境或信息技术领域的应用。

该研究由SMART进行，并由新加坡国家研究基金会（NRF）在其“卓越研究与技术企业校园（create）”计划的支持下进行。