El fenómeno que forma patrones de interferencia en las pantallas de televisión cuando una cámara enfoca un patrón como el de una persona con rayas ha inspirado una nueva forma de conceptualizar los dispositivos electrónicos. Investigadores de la Universidad de Illinois están mostrando cómo la versión a escala atómica de este fenómeno puede contener los secretos para ayudar a hacer avanzar el diseño electrónico hasta los límites de tamaño y velocidad.

En su nuevo estudio, El profesor de ingeniería y ciencia mecánica Harley Johnson, sus coautores, reformularon un detalle que antes se consideraba un defecto en el diseño de nanomateriales a un concepto que podría remodelar la forma en que los ingenieros diseñan la electrónica. El equipo, que también incluye al estudiante graduado en ciencias mecánicas e ingeniería Brian McGuigan y a los colaboradores franceses Pascal Pochet y Johann Coraux, publicó sus hallazgos en la revista Materiales aplicados hoy .

En pantallas de visualización, Los patrones de muaré ocurren cuando la pixelación tiene casi la misma escala que un patrón fotografiado, Johnson dijo, o cuando dos capas delgadas de un material con una estructura periódica, como telas transparentes y mosquiteros en las ventanas, se colocan uno encima del otro ligeramente torcido.

A escala macro, Los moires son fenómenos ópticos que no forman objetos tangibles. Sin embargo, cuando estos patrones ocurren a nivel atómico, los arreglos de electrones están bloqueados en su lugar por fuerzas atómicas para formar cables a nanoescala capaces de transmitir electricidad, dijeron los investigadores.

"Los materiales bidimensionales (películas delgadas diseñadas para tener un grosor de un solo átomo) crean patrones muaré cuando se apilan uno encima del otro y están sesgados, estirado, comprimido o retorcido, Johnson dijo:“El muaré emerge cuando los átomos forman áreas lineales de alta densidad de electrones. Las líneas resultantes crean lo que es esencialmente un cable extremadamente delgado ".

Por décadas, Los físicos observaron imágenes microscópicas de arreglos atómicos de películas delgadas 2-D y las reconocieron como arreglos periódicos de pequeños defectos conocidos como dislocaciones. pero el grupo de Johnson es el primero en notar que estos también son patrones de muaré comunes.

"Un patrón de muaré es simplemente una serie de dislocaciones, y una serie de dislocaciones es un patrón muaré:va en ambos sentidos, Johnson dijo. Esta comprensión abrió la puerta a lo que el grupo de Johnson denomina ingeniería muaré, lo que podría conducir a una nueva forma de fabricar los más pequeños, electrónica más ligera y rápida.

Al manipular la orientación de capas apiladas de películas delgadas 2-D como el grafeno, se pueden ensamblar cables de un solo átomo de espesor, construyendo las bases para escribir nanocircuitos. Un cable de espesor de un solo átomo es el límite de la delgadez. Cuanto más delgado es el alambre, los electrones más rápidos pueden viajar, lo que significa que esta tecnología tiene el potencial de producir los cables y circuitos de transmisión más rápidos posibles, dijeron los investigadores.

"Siempre existe la cuestión de cómo conectarse a un circuito tan pequeño, ", Dijo Johnson." Todavía hay mucho trabajo por hacer para encontrar formas de unir materiales 2-D de una manera que pueda producir un dispositivo ".

Mientras tanto, El grupo de Johnson se centra en los tipos de dispositivos que se pueden fabricar con ingeniería muaré.

"Ser capaz de diseñar el patrón muaré en sí mismo es un camino hacia nuevos dispositivos livianos y menos intrusivos que podrían tener aplicaciones en las industrias biomédica y espacial, ", dijo." Las posibilidades están limitadas sólo por la imaginación de los ingenieros ".