Молибденовият триоксид (MoO3) има потенциал като важен двуизмерен (2-D) материал, но масовото му производство изостава от това на други в този клас. Сега изследователи от A*STAR са разработили прост метод за масово производство на ултратънки, висококачествени MoO3 нанолистове.

След откриването на графена, други 2-D материали като ди-халкогениди на преходни метали започнаха да привличат значително внимание. По-специално, MoO3 се очертава като важен 2-D полупроводников материал поради своите забележителни електронни и оптични свойства, които обещават редица нови приложения в електрониката, оптоелектрониката и електрохромиката.

Liu Hongfei и колеги от A*STAR Institute of Materials Research and Engineering и Institute of High Performance Computing се стремят да разработят проста техника за масово производство на големи, висококачествени нанолистове от MoO3, които са гъвкави и прозрачни.

„Атомно тънки нанопласти от молибденов триоксид имат нови свойства, които могат да бъдат използвани в редица електронни приложения“, казва Лиу. „Но за да се произвеждат нанопласти с добро качество, основният кристал трябва да бъде с много висока чистота.“

Като първо използваха техника, наречена термичен транспорт на пари, изследователите изпариха MoO3 прах в тръбна пещ при 1000 градуса по Целзий. След това, чрез намаляване на броя на местата за нуклеация, те биха могли по-добре да съответстват на термодинамичната кристализация на MoO3, за да произведат висококачествени кристали при 600 градуса по Целзий без необходимост от специфичен субстрат.

„Като цяло, растежът на кристали при повишени температури се влияе от субстрата“, обяснява Лиу. „Въпреки това, при липсата на умишлен субстрат, бихме могли по-добре да контролираме растежа на кристалите, което ни позволява да отглеждаме кристали от молибденов триоксид с висока чистота и качество.“

След охлаждане на кристалите до стайна температура, изследователите са използвали механична и водна ексфолиация, за да произведат субмикронни дебели колани от кристали MoO3. След като подложиха лентите на обработка с ултразвук и центрофугиране, те успяха да произведат големи, висококачествени MoO3 нанолистове.

Работата предостави нови прозрения за междуслойните електронни взаимодействия на 2-D MoO3 нанолистове. Техниките за растеж и ексфолиране на кристали, разработени от екипа, също биха могли да бъдат полезни при манипулиране на забранената лента - и следователно на оптоелектронните свойства - на 2-D материали чрез образуване на 2-D хетеропреходи.

„Сега се опитваме да произведем 2-D MoO3 нанолистове с по-големи площи, както и да изследваме потенциалната им употреба в други устройства, като газови сензори“, казва Лиу.