تری اکسید مولیبدن (MoO3) دارای پتانسیل به عنوان یک ماده دو بعدی (2-D) مهم است، اما تولید عمده آن از سایر مواد در کلاس خود عقب مانده است. اکنون، محققان A*STAR روشی ساده برای تولید انبوه نانوصفحات فوق نازک و با کیفیت MoO3 ایجاد کرده‌اند.

پس از کشف گرافن، مواد دو بعدی دیگر مانند دی کالکوژنیدهای فلزات واسطه، توجه قابل توجهی را به خود جلب کردند. به طور خاص، MoO3 به عنوان یک ماده نیمه رسانای دو بعدی مهم ظاهر شد، زیرا خواص الکترونیکی و نوری قابل توجهی دارد که نویدبخش طیف وسیعی از کاربردهای جدید در الکترونیک، اپتوالکترونیک و الکتروکرومیک است.

لیو هونگفی و همکارانش از مؤسسه تحقیقات و مهندسی مواد A*STAR و مؤسسه محاسبات با عملکرد بالا به دنبال توسعه روشی ساده برای تولید انبوه نانوصفحات بزرگ و با کیفیت بالا از MoO3 هستند که انعطاف‌پذیر و شفاف هستند.

لیو می‌گوید: نانوصفحات نازک اتمی از تری‌اکسید مولیبدن دارای ویژگی‌های جدیدی هستند که می‌توان از آنها در طیف وسیعی از کاربردهای الکترونیکی استفاده کرد. اما برای تولید نانوصفحات با کیفیت خوب، کریستال اصلی باید از خلوص بسیار بالایی برخوردار باشد.

محققان ابتدا با استفاده از تکنیکی به نام انتقال بخار حرارتی، پودر MoO3 را در یک کوره لوله ای در دمای 1000 درجه سانتیگراد تبخیر کردند. سپس، با کاهش تعداد مکان‌های هسته‌زایی، بهتر می‌توانند با تبلور ترمودینامیکی MoO3 برای تولید کریستال‌های باکیفیت در دمای 600 درجه سانتی‌گراد بدون نیاز به بستر خاصی هماهنگ شوند.

لیو توضیح می دهد: «به طور کلی، رشد کریستال در دماهای بالا تحت تأثیر بستر قرار می گیرد. با این حال، در غیاب یک بستر عمدی، ما می‌توانیم رشد کریستال را بهتر کنترل کنیم و به ما اجازه می‌دهد تا کریستال‌های تری اکسید مولیبدن با خلوص و کیفیت بالا رشد دهیم.

پس از خنک کردن کریستال ها تا دمای اتاق، محققان از لایه برداری مکانیکی و آبی برای تولید تسمه هایی با ضخامت زیر میکرون از کریستال های MoO3 استفاده کردند. هنگامی که آنها کمربندها را تحت فراصوت و سانتریفیوژ قرار دادند، توانستند نانوصفحات بزرگ و با کیفیت MoO3 تولید کنند.

این کار بینش جدیدی در مورد تعاملات الکترونیکی بین لایه‌ای نانوصفحات 2 بعدی MoO3 ارائه کرده است. تکنیک‌های رشد و لایه‌برداری کریستالی که توسط این تیم ایجاد شده‌اند نیز می‌توانند در دستکاری شکاف نواری و در نتیجه خواص نوری الکترونیکی مواد دو بعدی با تشکیل اتصالات ناهم‌بعدی مفید باشند.

لیو می‌گوید: «اکنون در حال تلاش برای ساخت نانوصفحات 2 بعدی MoO3 با مساحت‌های بزرگ‌تر و همچنین استفاده بالقوه آنها در دستگاه‌های دیگر، مانند حسگرهای گاز هستیم».