Viritettäviä valovasteita ja pintoja

Päällekkäisten asetettujen kaksiulotteisten materiaalien kiertokulmien aiheuttamat epätavalliset sähköiset ja optiset ominaisuudet van der Waalsin homorakenteissa ovat saaneet viime aikoina erityistä huomiota. Näitä uusia ominaisuuksia on kuitenkin harvoin sovellettu optoelektronisiin laitteisiin.

Professori Guo Ping Wangin ja Yupeng Zhangin johtama kiinalainen tutkimusryhmä osoitti tällaisissa rakenteissa laajakaistaisen valovasteen, joka pystyy ylittämään NIR-valoilmaisimiin tyypillisesti käytettyjen puolijohteiden kapean kaistavälin rajoituksen.

Nyt saavutettu viritettävä fotovaste näissä moire-kierretyissä lyijyjodidihomorakenteissa tapahtuu eksitoni-fononi kytkeytymisen kautta

Kierrekulma laukaisee vahvan ja viritettävän eksitoni-fononi kytkennän, mikä johti itsestään ansoittuvaan energiatason muodostumiseen kaistavälin sisällä, mikä laajentaa lyijyjodidin fotovastetta ultraviolettisäteilystä lähi-infrapuna-alueelle.

Tällaisiin rakenteisiin valmistetuilla valoilmaisimilla on erittäin alhainen femtoampeerien pimeä virta ja nopea mikrosekuntien vaste sekä korkea herkkyys ultraviolettisäteilystä lähi-infrapunan alueelle.

Tutkijoiden mukaan heidän työnsä esittelee yksinkertaisen strategian laajakaistaisten valoilmaisimien toteuttamiseksi ja osoittaa kierrettyjen kaksiulotteisten (2D) rakenteiden potentiaalin seuraavan sukupolven optoelektronisiin sovelluksiin.

Princetonin yliopiston tutkijat kansainvälisine kumppaneineen ovat puolestaan saaneet inspiraatiota origami-taiteesta luodakseen ohjelmoitavia pintoja, joiden avulla insinöörit voivat muuttaa yhtenäisen aineen fysikaalisia ominaisuuksia eri suuntiin.

Tutkimusartikkelissa he kuvasivat metamateriaalien rakenteita, jotka ovat myös ohjelmoitavia, joten niiden mitat ja vastaavat ominaisuudet voivat muuttua tarpeen mukaan.

Tutkijat toivovat, että suunnittelijat pystyvät soveltamaan näitä tekniikoita lääkinnällisiin laitteisiin, arkkitehtuuriin, robotiikkaan ja ilmailuun.

Tekniikka hyödyntää ilmiötä, jota fyysikot kutsuvat turhautumiseksi.

"Turhautuminen on eräänlainen suunniteltu vika, suunnitteluvirhe", professori Glaudio Paulino toteaa. "Jos vika on mielivaltainen, se on yleensä huono asia. Mutta jos voimme suunnitella sen, voimme käyttää sitä mielenkiintoisella tavalla."

Tutkijat voivat käyttää näitä suunniteltuja turhautumia muuttaakseen pinnan kuvioita tarkasti. Kuvioita muuttamalla he voivat säätää pinnan ominaisuuksia.

Aiheesta aiemmin:

Erittäin viritettäviä komposiittimateriaaleja