Oxid molybdenový (MoO3) má potenciál jako důležitý dvourozměrný (2-D) materiál, ale jeho hromadná výroba zaostává za výrobou jiných ve své třídě. Nyní výzkumníci z A*STAR vyvinuli jednoduchou metodu pro hromadnou výrobu ultratenkých, vysoce kvalitních nanočástic MoO3.

Po objevu grafenu začaly přitahovat značnou pozornost další 2-D materiály, jako jsou dichalkogenidy přechodných kovů. Zejména MoO3 se objevil jako důležitý 2-D polovodičový materiál díky svým pozoruhodným elektronickým a optickým vlastnostem, které jsou příslibem pro řadu nových aplikací v elektronice, optoelektronice a elektrochromice.

Liu Hongfei a kolegové z A*STAR Institute of Materials Research and Engineering a Institute of High Performance Computing se snažili vyvinout jednoduchou techniku ​​pro hromadnou výrobu velkých, vysoce kvalitních nanovrstvy MoO3, které jsou flexibilní a transparentní.

"Atomově tenké nanovrstvy oxidu molybdenového mají nové vlastnosti, které lze využít v řadě elektronických aplikací," říká Liu. "Ale aby se vyrobily kvalitní nanovrstvy, musí mít mateřský krystal velmi vysokou čistotu."

Prvním použitím techniky zvané tepelný transport par vědci odpařili prášek MoO3 v trubkové peci při 1000 stupních Celsia. Snížením počtu nukleačních míst by pak mohly lépe odpovídat termodynamické krystalizaci MoO3 a produkovat vysoce kvalitní krystaly při 600 stupních Celsia bez potřeby specifického substrátu.

"Obecně je růst krystalů při zvýšených teplotách ovlivněn substrátem," vysvětluje Liu. "Nicméně při absenci záměrného substrátu bychom mohli lépe kontrolovat růst krystalů, což nám umožňuje pěstovat krystaly oxidu molybdenového vysoké čistoty a kvality."

Po ochlazení krystalů na pokojovou teplotu vědci použili mechanickou a vodnou exfoliaci k výrobě submikronových pásů krystalů MoO3. Jakmile podrobili pásy sonikaci a odstředění, byli schopni vyrobit velké, vysoce kvalitní nanovrstvy MoO3.

Práce poskytla nové pohledy na mezivrstvové elektronické interakce 2-D MoO3 nanovrstvy. Techniky růstu krystalů a exfoliace vyvinuté týmem by také mohly být užitečné při manipulaci s zakázaným pásmem - a tedy s optoelektronickými vlastnostmi - 2-D materiálů vytvořením 2-D heteropřechodů.

"Nyní se pokoušíme vyrobit 2-D nanovrstvy MoO3 s většími plochami a také zkoumáme jejich potenciální použití v jiných zařízeních, jako jsou senzory plynu," říká Liu.