Molibdēna trioksīdam (MoO3) ir potenciāls kā svarīgam divdimensiju (2-D) materiālam, taču tā lielapjoma ražošana ir atpalikusi no citiem savā klasē. Tagad A*STAR pētnieki ir izstrādājuši vienkāršu metodi īpaši plānu, augstas kvalitātes MoO3 nanoloksnes masveida ražošanai.

Pēc grafēna atklāšanas citi 2-D materiāli, piemēram, pārejas metālu dihalkogenīdi, sāka piesaistīt ievērojamu uzmanību. Jo īpaši MoO3 kļuva par svarīgu 2-D pusvadītāju materiālu, pateicoties tā ievērojamajām elektroniskajām un optiskajām īpašībām, kas sola virkni jaunu lietojumu elektronikā, optoelektronikā un elektrohromikā.

Liu Hongfei un kolēģi no A * STAR Materiālu pētniecības un inženierijas institūta un Augstas veiktspējas skaitļošanas institūta ir centušies izstrādāt vienkāršu paņēmienu lielu, augstas kvalitātes MoO3 nanoloksnes, kas ir elastīgas un caurspīdīgas, masveida ražošanai.

"Atomiski plānām molibdēna trioksīda nanoloksnēm ir jaunas īpašības, kuras var izmantot daudzos elektroniskos lietojumos," saka Liu. "Bet, lai ražotu labas kvalitātes nanoloksnes, pamatkristālam jābūt ļoti augstas tīrības pakāpes."

Vispirms izmantojot metodi, ko sauc par termisko tvaiku transportēšanu, pētnieki iztvaicēja MoO3 pulveri cauruļu krāsnī 1000 grādu temperatūrā pēc Celsija. Pēc tam, samazinot kodolu veidošanās vietu skaitu, tie varētu labāk saskaņot MoO3 termodinamisko kristalizāciju, lai iegūtu augstas kvalitātes kristālus 600 grādos pēc Celsija bez nepieciešamības pēc īpaša substrāta.

"Kopumā kristālu augšanu paaugstinātā temperatūrā ietekmē substrāts," skaidro Liu. "Tomēr, ja nav apzināta substrāta, mēs varētu labāk kontrolēt kristālu augšanu, ļaujot mums audzēt augstas tīrības un kvalitātes molibdēna trioksīda kristālus."

Pēc kristālu atdzesēšanas līdz istabas temperatūrai pētnieki izmantoja mehānisku un ūdens pīlingu, lai iegūtu submikronu biezas MoO3 kristālu jostas. Kad lentes tika pakļautas ultraskaņas apstrādei un centrifugēšanai, tās varēja ražot lielas, augstas kvalitātes MoO3 nanoloksnes.

Darbs ir sniedzis jaunu ieskatu 2-D MoO3 nanolapu starpslāņu elektroniskajā mijiedarbībā. Komandas izstrādātās kristālu augšanas un lobīšanās metodes varētu arī būt noderīgas, lai manipulētu ar 2-D materiālu joslu spraugu un līdz ar to arī optoelektroniskajām īpašībām, veidojot 2-D heterosavienojumus.

"Tagad mēs cenšamies izgatavot 2-D MoO3 nanoloksnes ar lielākiem laukumiem, kā arī pētām to iespējamo izmantošanu citās ierīcēs, piemēram, gāzes sensoros," saka Liu.