Molibden trioksid (MoO3) ima potencijal kao važan dvodimenzionalni (2-D) materijal, ali njegova masovna proizvodnja zaostaje za ostalima u svojoj klasi. Sada su istraživači u A*STAR-u razvili jednostavnu metodu za masovnu proizvodnju ultratankih MoO3 nanoploča visoke kvalitete.

Nakon otkrića grafena, drugi 2-D materijali kao što su di-halkogenidi prijelaznih metala počeli su privlačiti značajnu pozornost. Konkretno, MoO3 se pojavio kao važan 2-D poluvodički materijal zbog svojih izvanrednih elektroničkih i optičkih svojstava koja obećavaju niz novih primjena u elektronici, optoelektronici i elektrokromi.

Liu Hongfei i kolege s A*STAR Instituta za istraživanje i inženjerstvo materijala i Instituta za računalstvo visokih performansi nastojali su razviti jednostavnu tehniku ​​za masovnu proizvodnju velikih, visokokvalitetnih nanoploča MoO3 koje su fleksibilne i prozirne.

"Atomski tanke nanoplohe molibden trioksida imaju nova svojstva koja se mogu koristiti u nizu elektroničkih aplikacija", kaže Liu. "Ali za proizvodnju nanoploča dobre kvalitete, matični kristal mora biti vrlo visoke čistoće."

Prvo koristeći tehniku ​​koja se zove toplinski prijenos pare, istraživači su isparili prah MoO3 u cijevnoj peći na 1000 stupnjeva Celzijusa. Zatim, smanjenjem broja mjesta nukleacije, mogli bi se bolje uskladiti s termodinamičkom kristalizacijom MoO3 za proizvodnju visokokvalitetnih kristala na 600 stupnjeva Celzija bez potrebe za posebnim supstratom.

"Općenito, na rast kristala pri povišenim temperaturama utječe podloga", objašnjava Liu. "Međutim, u nedostatku namjernog supstrata mogli bismo bolje kontrolirati rast kristala, omogućujući nam uzgoj kristala molibden trioksida visoke čistoće i kvalitete."

Nakon hlađenja kristala na sobnu temperaturu, istraživači su upotrijebili mehanički i vodeni piling kako bi proizveli submikronske debele pojaseve kristala MoO3. Nakon što su trake podvrgnuli sonikaciji i centrifugiranju, uspjeli su proizvesti velike, visokokvalitetne MoO3 nanoploče.

Rad je pružio nove uvide u međuslojne elektronske interakcije 2-D MoO3 nanoploča. Tehnike rasta i ljuštenja kristala koje je razvio tim također bi mogle biti od pomoći u manipuliranju propusnim opsegom—a time i optoelektroničkim svojstvima—2-D materijala formiranjem 2-D heterospoja.

"Sada pokušavamo proizvesti 2-D MoO3 nanoploče s većim površinama, kao i istražujemo njihovu potencijalnu upotrebu u drugim uređajima, kao što su plinski senzori", kaže Liu.