El triòxid de molibdè (MoO3) té potencial com a material bidimensional important (2-D), però la seva fabricació a granel s'ha quedat per darrere de la d'altres de la seva classe. Ara, els investigadors d'A*STAR han desenvolupat un mètode senzill per a la producció massiva de nanofulls de MoO3 ultrafins i d'alta qualitat.

Després del descobriment del grafè, altres materials en 2-D com els dicalcògenurs de metalls de transició, van començar a cridar una atenció considerable. En particular, MoO3 va sorgir com un important material semiconductor 2-D a causa de les seves propietats electròniques i òptiques notables que prometen una sèrie de noves aplicacions en electrònica, optoelectrònica i electrocròmica.

Liu Hongfei i els seus col·legues de l'Institut d'Investigació i Enginyeria de Materials A*STAR i de l'Institut d'Informàtica d'Alt Rendiment han intentat desenvolupar una tècnica senzilla per produir en massa nanofulls de MoO3 grans i d'alta qualitat que siguin flexibles i transparents.

"Les nanofulls atòmicament prims de triòxid de molibdè tenen propietats noves que es poden utilitzar en una sèrie d'aplicacions electròniques", diu Liu. "Però per produir nanosheets de bona qualitat, el cristall principal ha de ser d'una puresa molt alta".

En utilitzar primer una tècnica anomenada transport tèrmic de vapor, els investigadors van evaporar la pols de MoO3 en un forn tub a 1.000 graus centígrads. Aleshores, en reduir el nombre de llocs de nucleació, podrien coincidir millor amb la cristal·lització termodinàmica de MoO3 per produir cristalls d'alta qualitat a 600 graus centígrads sense necessitat d'un substrat específic.

"En general, el creixement dels cristalls a temperatures elevades es veu afectat pel substrat", explica Liu. "No obstant això, en absència d'un substrat intencionat podríem controlar millor el creixement dels cristalls, permetent-nos créixer cristalls de triòxid de molibdè d'alta puresa i qualitat".

Després de refredar els cristalls a temperatura ambient, els investigadors van utilitzar l'exfoliació mecànica i aquosa per produir cinturons de cristalls de MoO3 de gruix submicro. Un cop van sotmetre els cinturons a sonicació i centrifugació, van poder produir nanosheets de MoO3 grans i d'alta qualitat.

El treball ha proporcionat noves idees sobre les interaccions electròniques entre capes de nanofulls de MoO3 2-D. Les tècniques de creixement i exfoliació de cristalls desenvolupades per l'equip també podrien ser útils per manipular la bretxa de banda (i, per tant, les propietats optoelectròniques) dels materials 2-D mitjançant la formació d'heterounions 2-D.

"Ara estem intentant fabricar nanofulls de MoO3 2-D amb àrees més grans, a més d'explorar el seu ús potencial en altres dispositius, com ara sensors de gas", diu Liu.