Molibden trioksid (MoO3) ima potencijal kao važan dvodimenzionalni (2-D) materijal, ali njegova masovna proizvodnja zaostaje za ostalima u svojoj klasi. Sada su istraživači u A*STAR razvili jednostavnu metodu za masovnu proizvodnju ultratankih, visokokvalitetnih MoO3 nano listova.

Nakon otkrića grafena, drugi 2-D materijali, kao što su dihalkogenidi prelaznih metala, počeli su da privlače značajnu pažnju. Konkretno, MoO3 se pojavio kao važan 2-D poluprovodnički materijal zbog svojih izuzetnih elektronskih i optičkih svojstava koja obećavaju niz novih primjena u elektronici, optoelektronici i elektrohromici.

Liu Hongfei i kolege iz A*STAR Instituta za istraživanje i inženjering materijala i Instituta za računarstvo visokih performansi su nastojali da razviju jednostavnu tehniku ​​za masovnu proizvodnju velikih, visokokvalitetnih nano listova MoO3 koji su fleksibilni i transparentni.

„Atomski tanki nano listovi molibden trioksida imaju nova svojstva koja se mogu koristiti u nizu elektronskih aplikacija“, kaže Liu. “Ali da bi se proizveli nano listovi dobrog kvaliteta, osnovni kristal mora biti vrlo visoke čistoće.”

Prvo koristeći tehniku ​​zvanu termalni transport pare, istraživači su isparili prah MoO3 u cevnoj peći na 1.000 stepeni Celzijusa. Zatim, smanjenjem broja nukleacijskih mjesta, oni bi mogli bolje odgovarati termodinamičkoj kristalizaciji MoO3 kako bi proizveli visokokvalitetne kristale na 600 stupnjeva Celzijusa bez potrebe za specifičnim supstratom.

„Generalno, na rast kristala na povišenim temperaturama utiče supstrat“, objašnjava Liu. “Međutim, u nedostatku namjernog supstrata mogli bismo bolje kontrolirati rast kristala, omogućavajući nam da uzgajamo kristale molibden trioksida visoke čistoće i kvaliteta.”

Nakon hlađenja kristala na sobnu temperaturu, istraživači su koristili mehaničku i vodenu eksfolijaciju kako bi proizveli trake od kristala MoO3 debljine submikrona. Nakon što su trake podvrgli sonikaciji i centrifugiranju, mogli su proizvesti velike, visokokvalitetne MoO3 nano ploče.

Rad je pružio novi uvid u međuslojne elektronske interakcije 2-D MoO3 nano listova. Tehnike rasta kristala i pilinga koje je razvio tim također bi mogle biti od pomoći u manipuliranju pojasnom pojasom – a time i optoelektronskim svojstvima – 2-D materijala formiranjem 2-D heterospojnica.

„Sada pokušavamo da proizvedemo 2-D MoO3 nano ploče sa većim površinama, kao i da istražujemo njihovu potencijalnu upotrebu u drugim uređajima, kao što su senzori za gas“, kaže Liu.