El trióxido de molibdeno (MoO3) tiene potencial como un importante material bidimensional (2-D), pero su fabricación a granel se ha quedado rezagada con respecto a la de otros de su clase. Ahora, investigadores de A*STAR han desarrollado un método simple para producir en masa nanohojas de MoO3 ultrafinas y de alta calidad.

Tras el descubrimiento del grafeno, otros materiales bidimensionales, como los dicalcogenuros de metales de transición, comenzaron a atraer considerable atención. En particular, el MoO3 surgió como un importante material semiconductor 2-D debido a sus notables propiedades electrónicas y ópticas que son prometedoras para una variedad de nuevas aplicaciones en electrónica, optoelectrónica y electrocrómica.

Liu Hongfei y sus colegas del Instituto A*STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales y del Instituto de Computación de Alto Rendimiento han tratado de desarrollar una técnica simple para producir en masa nanohojas de MoO3 grandes y de alta calidad que sean flexibles y transparentes.

"Las nanohojas atómicamente delgadas de trióxido de molibdeno tienen propiedades novedosas que pueden utilizarse en una variedad de aplicaciones electrónicas", dice Liu. "Pero para producir nanoláminas de buena calidad, el cristal original debe ser de muy alta pureza".

Utilizando primero una técnica llamada transporte térmico de vapor, los investigadores evaporaron el polvo de MoO3 en un horno tubular a 1.000 grados Celsius. Luego, al reducir el número de sitios de nucleación, podrían igualar mejor la cristalización termodinámica de MoO3 para producir cristales de alta calidad a 600 grados Celsius sin la necesidad de un sustrato específico.

"En general, el crecimiento de los cristales a temperaturas elevadas se ve afectado por el sustrato", explica Liu. "Sin embargo, en ausencia de un sustrato intencional, podríamos controlar mejor el crecimiento de los cristales, lo que nos permitirá cultivar cristales de trióxido de molibdeno de alta pureza y calidad".

Después de enfriar los cristales a temperatura ambiente, los investigadores utilizaron exfoliación mecánica y acuosa para producir cinturones de cristales de MoO3 de espesor submicrónico. Una vez que sometieron las correas a sonicación y centrifugación, pudieron producir nanohojas de MoO3 grandes y de alta calidad.

El trabajo ha proporcionado nuevos conocimientos sobre las interacciones electrónicas entre capas de nanohojas bidimensionales de MoO3. Las técnicas de exfoliación y crecimiento de cristales desarrolladas por el equipo también podrían ser útiles para manipular la banda prohibida (y, por lo tanto, las propiedades optoelectrónicas) de materiales bidimensionales mediante la formación de heterouniones bidimensionales.

"Ahora estamos intentando fabricar nanoláminas bidimensionales de MoO3 con áreas más grandes, además de explorar su uso potencial en otros dispositivos, como sensores de gas", dice Liu.