मोलिब्डेनम ट्राइऑक्साइड (MoO3) में एक महत्वपूर्ण द्वि-आयामी (2-डी) सामग्री के रूप में क्षमता है, लेकिन इसका थोक निर्माण अपनी श्रेणी में अन्य की तुलना में पिछड़ गया है। अब, A*STAR के शोधकर्ताओं ने बड़े पैमाने पर अल्ट्राथिन, उच्च गुणवत्ता वाले MoO3 नैनोशीट के उत्पादन के लिए एक सरल विधि विकसित की है।

ग्राफीन की खोज के बाद, अन्य 2-डी सामग्री जैसे ट्रांज़िशन मेटल डाइ-चैल्कोजेनाइड्स ने काफी ध्यान आकर्षित करना शुरू कर दिया। विशेष रूप से, MoO3 अपने उल्लेखनीय इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टिकल गुणों के कारण एक महत्वपूर्ण 2-डी अर्धचालक सामग्री के रूप में उभरा है जो इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रोक्रोमिक्स में नए अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला के लिए वादा करता है।

ए*स्टार इंस्टीट्यूट ऑफ मैटेरियल्स रिसर्च एंड इंजीनियरिंग और इंस्टीट्यूट ऑफ हाई परफॉर्मेंस कंप्यूटिंग के लियू होंगफेई और सहकर्मियों ने MoO3 की बड़ी, उच्च गुणवत्ता वाली नैनोशीट के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए एक सरल तकनीक विकसित करने की मांग की है जो लचीली और पारदर्शी हो।

लियू कहते हैं, "मोलिब्डेनम ट्राइऑक्साइड की परमाणु रूप से पतली नैनोशीट में नवीन गुण होते हैं जिनका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला में किया जा सकता है।" "लेकिन अच्छी गुणवत्ता वाली नैनोशीट बनाने के लिए, मूल क्रिस्टल बहुत उच्च शुद्धता का होना चाहिए।"

सबसे पहले थर्मल वाष्प परिवहन नामक तकनीक का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने एक ट्यूब-भट्ठी में 1,000 डिग्री सेल्सियस पर MoO3 पाउडर को वाष्पित किया। फिर, न्यूक्लियेशन साइटों की संख्या को कम करके, वे विशिष्ट सब्सट्रेट की आवश्यकता के बिना 600 डिग्री सेल्सियस पर उच्च गुणवत्ता वाले क्रिस्टल का उत्पादन करने के लिए MoO3 के थर्मोडायनामिक क्रिस्टलीकरण से बेहतर ढंग से मेल खा सकते हैं।

"सामान्य तौर पर, ऊंचे तापमान पर क्रिस्टल की वृद्धि सब्सट्रेट से प्रभावित होती है," लियू बताते हैं। "हालांकि, एक जानबूझकर सब्सट्रेट की अनुपस्थिति में हम क्रिस्टल के विकास को बेहतर ढंग से नियंत्रित कर सकते हैं, जिससे हमें उच्च शुद्धता और गुणवत्ता के मोलिब्डेनम ट्राइऑक्साइड क्रिस्टल विकसित करने की अनुमति मिलती है।"

क्रिस्टल को कमरे के तापमान तक ठंडा करने के बाद, शोधकर्ताओं ने MoO3 क्रिस्टल की सबमाइक्रोन-मोटी बेल्ट बनाने के लिए यांत्रिक और जलीय एक्सफोलिएशन का उपयोग किया। एक बार जब उन्होंने बेल्टों को सोनिकेशन और सेंट्रीफ्यूजेशन के अधीन किया, तो वे बड़े, उच्च गुणवत्ता वाले MoO3 नैनोशीट्स का उत्पादन करने में सक्षम हो गए।

इस कार्य ने 2-डी MoO3 नैनोशीट्स के इंटरलेयर इलेक्ट्रॉनिक इंटरैक्शन में नई अंतर्दृष्टि प्रदान की है। टीम द्वारा विकसित क्रिस्टल ग्रोथ और एक्सफोलिएशन तकनीक 2-डी हेटेरोजंक्शन बनाकर 2-डी सामग्रियों के बैंड गैप और इसलिए ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुणों में हेरफेर करने में भी सहायक हो सकती है।

लियू कहते हैं, "अब हम बड़े क्षेत्रों के साथ 2-डी MoO3 नैनोशीट बनाने का प्रयास कर रहे हैं, साथ ही गैस सेंसर जैसे अन्य उपकरणों में उनके संभावित उपयोग की खोज कर रहे हैं।"