મોલિબડેનમ ટ્રાયઓક્સાઇડ (MoO3) એક મહત્વપૂર્ણ દ્વિ-પરિમાણીય (2-D) સામગ્રી તરીકે સંભવિત છે, પરંતુ તેનું બલ્ક ઉત્પાદન તેના વર્ગના અન્ય લોકો કરતા પાછળ છે. હવે, A*STAR ના સંશોધકોએ અલ્ટ્રાથિન, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી MoO3 નેનોશીટ્સનું સામૂહિક ઉત્પાદન કરવા માટે એક સરળ પદ્ધતિ વિકસાવી છે.

ગ્રાફીનની શોધ પછી, અન્ય 2-ડી સામગ્રી જેમ કે ટ્રાન્ઝિશન મેટલ ડી-ચાલ્કોજેનાઇડ્સે નોંધપાત્ર ધ્યાન આકર્ષિત કરવાનું શરૂ કર્યું. ખાસ કરીને, MoO3 તેના નોંધપાત્ર ઇલેક્ટ્રોનિક અને ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોને કારણે એક મહત્વપૂર્ણ 2-D સેમિકન્ડક્ટિંગ સામગ્રી તરીકે ઉભરી આવ્યું છે જે ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને ઇલેક્ટ્રોક્રોમિક્સમાં નવી એપ્લિકેશનોની શ્રેણી માટે વચન ધરાવે છે.

A*STAR ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ મટિરિયલ્સ રિસર્ચ એન્ડ એન્જિનિયરિંગ અને ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ હાઇ પર્ફોર્મન્સ કમ્પ્યુટિંગના લિયુ હોંગફેઇ અને સહકર્મીઓએ MoO3 ની મોટી, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી નેનોશીટ્સનું સામૂહિક ઉત્પાદન કરવા માટે એક સરળ તકનીક વિકસાવવાની માંગ કરી છે જે લવચીક અને પારદર્શક છે.

લિયુ કહે છે, "મોલિબડેનમ ટ્રાયઓક્સાઇડની અણુશૂન્ય રીતે પાતળી નેનોશીટ્સમાં નવીન ગુણધર્મો છે જેનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોનિક એપ્લિકેશન્સની શ્રેણીમાં થઈ શકે છે." "પરંતુ સારી ગુણવત્તાવાળી નેનોશીટ્સ બનાવવા માટે, પેરેન્ટ ક્રિસ્ટલ ખૂબ જ ઉચ્ચ શુદ્ધતા ધરાવતું હોવું જોઈએ."

સૌપ્રથમ થર્મલ વેપર ટ્રાન્સપોર્ટ નામની તકનીકનો ઉપયોગ કરીને, સંશોધકોએ 1,000 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર ટ્યુબ-ફર્નેસમાં MoO3 પાવડરનું બાષ્પીભવન કર્યું. પછી, ન્યુક્લિએશન સાઇટ્સની સંખ્યા ઘટાડીને, તેઓ ચોક્કસ સબસ્ટ્રેટની જરૂરિયાત વિના 600 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા સ્ફટિકો ઉત્પન્ન કરવા માટે MoO3 ના થર્મોડાયનેમિક સ્ફટિકીકરણ સાથે વધુ સારી રીતે મેળ કરી શકે છે.

"સામાન્ય રીતે, એલિવેટેડ તાપમાને સ્ફટિક વૃદ્ધિ સબસ્ટ્રેટ દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે," લિયુ સમજાવે છે. "જો કે, ઇરાદાપૂર્વકના સબસ્ટ્રેટની ગેરહાજરીમાં અમે ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિને વધુ સારી રીતે નિયંત્રિત કરી શકીએ છીએ, જે અમને ઉચ્ચ શુદ્ધતા અને ગુણવત્તાવાળા મોલિબ્ડેનમ ટ્રાયઓક્સાઇડ સ્ફટિકો ઉગાડવાની મંજૂરી આપે છે."

સ્ફટિકોને ઓરડાના તાપમાને ઠંડુ કર્યા પછી, સંશોધકોએ MoO3 સ્ફટિકોના સબમાઈક્રોન-જાડા બેલ્ટ બનાવવા માટે યાંત્રિક અને જલીય એક્સ્ફોલિયેશનનો ઉપયોગ કર્યો. એકવાર તેઓએ બેલ્ટને સોનિકેશન અને સેન્ટ્રીફ્યુગેશનને આધિન કર્યા પછી, તેઓ મોટા, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી MoO3 નેનોશીટ્સ ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ હતા.

કાર્યએ 2-D MoO3 નેનોશીટ્સના ઇન્ટરલેયર ઇલેક્ટ્રોનિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં નવી આંતરદૃષ્ટિ પ્રદાન કરી છે. ટીમ દ્વારા વિકસિત ક્રિસ્ટલ ગ્રોથ અને એક્સ્ફોલિયેશન તકનીકો 2-D હેટરોજંક્શન્સ બનાવીને 2-D સામગ્રીના બેન્ડ ગેપ-અને તેથી ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક ગુણધર્મો-ની હેરફેર કરવામાં પણ મદદરૂપ થઈ શકે છે.

લિયુ કહે છે, "હવે અમે 2-D MoO3 નેનોશીટ્સને મોટા વિસ્તારો સાથે બનાવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છીએ, તેમજ ગેસ સેન્સર જેવા અન્ય ઉપકરણોમાં તેમના સંભવિત ઉપયોગની શોધ કરી રહ્યા છીએ."