O trióxido de molibdeno (MoO3) ten potencial como material bidimensional importante (2-D), pero a súa fabricación a granel quedou por detrás da doutros da súa clase. Agora, os investigadores de A*STAR desenvolveron un método sinxelo para producir en masa nanofollas de MoO3 ultrafinas e de alta calidade.

Tras o descubrimento do grafeno, outros materiais 2-D, como os dicalcoxenuros de metais de transición, comezaron a chamar unha considerable atención. En particular, o MoO3 xurdiu como un importante material semicondutor 2-D polas súas notables propiedades electrónicas e ópticas que prometen unha serie de novas aplicacións en electrónica, optoelectrónica e electrocrómica.

Liu Hongfei e os seus compañeiros do Instituto de Investigación e Enxeñaría de Materiais A*STAR e do Instituto de Computación de Alto Rendemento buscaron desenvolver unha técnica sinxela para a produción en masa de nanofollas de MoO3 grandes e de alta calidade que sexan flexibles e transparentes.

"As nanofollas atómicamente delgadas de trióxido de molibdeno teñen novas propiedades que se poden utilizar nunha variedade de aplicacións electrónicas", di Liu. "Pero para producir nanofollas de boa calidade, o cristal principal debe ser de moi alta pureza".

Ao usar primeiro unha técnica chamada transporte de vapor térmico, os investigadores evaporaron o po de MoO3 nun forno tubular a 1.000 graos Celsius. Entón, ao reducir o número de sitios de nucleación, poderían coincidir mellor coa cristalización termodinámica de MoO3 para producir cristais de alta calidade a 600 graos Celsius sen necesidade dun substrato específico.

"En xeral, o crecemento dos cristais a temperaturas elevadas vese afectado polo substrato", explica Liu. "Non obstante, en ausencia dun substrato intencionado poderiamos controlar mellor o crecemento dos cristais, permitíndonos cultivar cristais de trióxido de molibdeno de alta pureza e calidade".

Despois de arrefriar os cristais a temperatura ambiente, os investigadores utilizaron a exfoliación mecánica e acuosa para producir cintas de cristais de MoO3 de espesor submicrónico. Unha vez que someteron os cintos a sonicación e centrifugación, puideron producir nanofollas de MoO3 grandes e de alta calidade.

O traballo proporcionou novos coñecementos sobre as interaccións electrónicas entre capas das nanofollas de MoO3 2-D. As técnicas de crecemento e exfoliación de cristais desenvolvidas polo equipo tamén poderían ser útiles para manipular o intervalo de banda (e, polo tanto, as propiedades optoelectrónicas) dos materiais 2-D formando heteroxuncións 2-D.

"Agora estamos tentando fabricar nanofollas de MoO3 2-D con áreas máis grandes, ademais de explorar o seu uso potencial noutros dispositivos, como sensores de gas", di Liu.