Molibdeno trioksidas (MoO3) gali būti svarbi dvimatė (2-D) medžiaga, tačiau masinė jo gamyba atsilieka nuo kitų šios klasės medžiagų. Dabar A*STAR tyrėjai sukūrė paprastą metodą masinei itin plonų, aukštos kokybės MoO3 nanosluoksnių gamybai.

Po grafeno atradimo daug dėmesio pradėjo traukti kitos 2-D medžiagos, tokios kaip pereinamojo metalo dikalkogenidai. Visų pirma, MoO3 tapo svarbia 2-D puslaidininkine medžiaga dėl savo puikių elektroninių ir optinių savybių, kurios žada daugybę naujų pritaikymų elektronikos, optoelektronikos ir elektrochromikos srityse.

Liu Hongfei ir kolegos iš A*STAR Medžiagų tyrimų ir inžinerijos instituto bei Didelio našumo kompiuterijos instituto siekė sukurti paprastą metodą, leidžiantį masiškai gaminti didelius, aukštos kokybės lanksčius ir skaidrius MoO3 nanoskopus.

„Atomiškai ploni molibdeno trioksido nanosluoksniai turi naujų savybių, kurias galima panaudoti įvairiose elektroninėse programose“, – sako Liu. "Tačiau norint pagaminti geros kokybės nanoskopus, pirminis kristalas turi būti labai grynas."

Iš pradžių taikydami techniką, vadinamą terminiu garų transportavimu, tyrėjai išgarino MoO3 miltelius vamzdžių krosnyje 1000 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Tada, sumažinus branduolių susidarymo vietų skaičių, jie galėtų geriau atitikti MoO3 termodinaminę kristalizaciją, kad būtų pagaminti aukštos kokybės kristalai 600 laipsnių Celsijaus temperatūroje, nereikalaujant konkretaus substrato.

"Apskritai kristalų augimą aukštesnėje temperatūroje veikia substratas", - aiškina Liu. "Tačiau nesant tyčinio substrato galėtume geriau kontroliuoti kristalų augimą, o tai leis mums auginti didelio grynumo ir kokybės molibdeno trioksido kristalus."

Atvėsinę kristalus iki kambario temperatūros, mokslininkai panaudojo mechaninį ir vandeninį šveitimą, kad pagamintų submikrono storio MoO3 kristalų juostas. Kai diržai buvo apdoroti ultragarsu ir centrifuguoti, jie sugebėjo pagaminti didelius aukštos kokybės MoO3 nanoskopus.

Darbas suteikė naujų įžvalgų apie 2-D MoO3 nanolapų tarpsluoksnių elektronines sąveikas. Grupės sukurti kristalų augimo ir šveitimo metodai taip pat gali būti naudingi manipuliuojant 2-D medžiagų juostos tarpu, taigi ir optoelektroninėmis savybėmis, formuojant 2-D heterosankcijas.

„Dabar bandome gaminti 2-D MoO3 nanoskopus su didesniais plotais, taip pat tyrinėjame jų galimą panaudojimą kituose įrenginiuose, pavyzdžiui, dujų jutikliuose“, – sako Liu.