Molübdeentrioksiidil (MoO3) on potentsiaal olla oluline kahemõõtmeline (2-D) materjal, kuid selle masstootmine on jäänud teistest selle klassi materjalidest maha. Nüüd on A*STAR-i teadlased välja töötanud lihtsa meetodi üliõhukeste kvaliteetsete MoO3 nanolehtede masstootmiseks.

Pärast grafeeni avastamist hakkasid märkimisväärset tähelepanu köitma teised 2-D materjalid, nagu siirdemetallide dikalkogeniidid. Eelkõige kujunes MoO3 oluliseks 2-D pooljuhtmaterjaliks oma märkimisväärsete elektrooniliste ja optiliste omaduste tõttu, mis lubavad kasutada mitmesuguseid uusi rakendusi elektroonikas, optoelektroonikas ja elektrokroomikas.

Liu Hongfei ja kolleegid A*STAR materjalide uurimise ja inseneriteaduse instituudist ning kõrgjõudlusega andmetöötluse instituudist on püüdnud välja töötada lihtsa tehnika suurte ja kvaliteetsete MoO3 nanolehtede masstootmiseks, mis on paindlikud ja läbipaistvad.

"Aatomiliselt õhukestel molübdeentrioksiidi nanolehtedel on uudsed omadused, mida saab kasutada mitmesugustes elektroonilistes rakendustes, " ütleb Liu. "Kuid kvaliteetsete nanolehtede tootmiseks peab lähtekristall olema väga kõrge puhtusastmega."

Kasutades esmalt tehnikat, mida nimetatakse aurude termiliseks transpordiks, aurutasid teadlased MoO3 pulbrit toruahjus temperatuuril 1000 kraadi Celsiuse järgi. Seejärel, vähendades tuumasaitide arvu, võiksid need paremini sobitada MoO3 termodünaamilise kristallisatsiooniga, et toota kõrgekvaliteedilisi kristalle temperatuuril 600 kraadi Celsiuse järgi, ilma et oleks vaja spetsiifilist substraati.

"Üldiselt mõjutab substraat kristallide kasvu kõrgel temperatuuril," selgitab Liu. "Kuid tahtliku substraadi puudumisel saaksime kristallide kasvu paremini kontrollida, võimaldades meil kasvatada kõrge puhtuse ja kvaliteediga molübdeentrioksiidi kristalle."

Pärast kristallide jahutamist toatemperatuurini kasutasid teadlased mehaanilist ja vesikoorimist, et toota submikroni paksused MoO3 kristallide vööd. Pärast rihmade ultrahelitöötlust ja tsentrifuugimist suutsid nad toota suuri ja kvaliteetseid MoO3 nanolehti.

Töö on andnud uusi teadmisi 2-D MoO3 nanolehtede kihtidevahelisest elektroonilisest koostoimest. Meeskonna välja töötatud kristallide kasvatamise ja koorimise tehnikad võivad samuti olla abiks kahemõõtmeliste materjalide ribalaiuse ja seega ka optoelektrooniliste omaduste manipuleerimisel, moodustades 2-D heteroriste.

"Püüame nüüd valmistada suuremate aladega 2-D MoO3 nanolehti ning uurida nende potentsiaalset kasutamist muudes seadmetes, näiteks gaasiandurites, " ütleb Liu.