Il triossido di molibdeno (MoO3) ha il potenziale come importante materiale bidimensionale (2-D), ma la sua produzione in massa è rimasta indietro rispetto a quella di altri della sua categoria. Ora, i ricercatori di A*STAR hanno sviluppato un metodo semplice per la produzione in serie di nanofogli di MoO3 ultrasottili e di alta qualità.

Dopo la scoperta del grafene, altri materiali 2D, come i dicalcogenuri dei metalli di transizione, hanno cominciato ad attirare una notevole attenzione. In particolare, il MoO3 è emerso come un importante materiale semiconduttore 2-D grazie alle sue notevoli proprietà elettroniche e ottiche che sono promettenti per una serie di nuove applicazioni in elettronica, optoelettronica ed elettrocromia.

Liu Hongfei e colleghi dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering e dell'Institute of High Performance Computing hanno cercato di sviluppare una tecnica semplice per la produzione in serie di nanofogli di MoO3 di grandi dimensioni e di alta qualità, flessibili e trasparenti.

"Nanofogli atomicamente sottili di triossido di molibdeno hanno nuove proprietà che possono essere utilizzate in una vasta gamma di applicazioni elettroniche", afferma Liu. “Ma per produrre nanofogli di buona qualità, il cristallo genitore deve avere una purezza molto elevata”.

Utilizzando innanzitutto una tecnica chiamata trasporto termico del vapore, i ricercatori hanno fatto evaporare la polvere di MoO3 in un forno tubolare a 1.000 gradi Celsius. Quindi, riducendo il numero di siti di nucleazione, potrebbero adattarsi meglio alla cristallizzazione termodinamica del MoO3 per produrre cristalli di alta qualità a 600 gradi Celsius senza la necessità di un substrato specifico.

“In generale, la crescita dei cristalli a temperature elevate è influenzata dal substrato”, spiega Liu. “Tuttavia, in assenza di un substrato intenzionale potremmo controllare meglio la crescita dei cristalli, permettendoci di coltivare cristalli di triossido di molibdeno di elevata purezza e qualità”.

Dopo aver raffreddato i cristalli a temperatura ambiente, i ricercatori hanno utilizzato l'esfoliazione meccanica e acquosa per produrre cinture di cristalli di MoO3 dello spessore di meno di un micron. Dopo aver sottoposto i nastri a sonicazione e centrifugazione, sono stati in grado di produrre nanofogli di MoO3 di grandi dimensioni e di alta qualità.

Il lavoro ha fornito nuove informazioni sulle interazioni elettroniche tra gli strati dei nanofogli 2-D di MoO3. Le tecniche di crescita ed esfoliazione dei cristalli sviluppate dal team potrebbero anche essere utili per manipolare il gap di banda – e quindi le proprietà optoelettroniche – dei materiali 2-D formando eterogiunzioni 2-D.

“Stiamo ora tentando di fabbricare nanofogli 2-D di MoO3 con aree più grandi, oltre a esplorare il loro potenziale utilizzo in altri dispositivi, come i sensori di gas”, afferma Liu.