O trióxido de molibdênio (MoO3) tem potencial como um importante material bidimensional (2-D), mas sua fabricação em massa ficou atrás de outros de sua classe. Agora, pesquisadores da A*STAR desenvolveram um método simples para a produção em massa de nanofolhas de MoO3 ultrafinas e de alta qualidade.

Após a descoberta do grafeno, outros materiais 2-D, como os di-calcogenetos de metais de transição, começaram a atrair atenção considerável. Em particular, o MoO3 emergiu como um importante material semicondutor 2-D devido às suas notáveis ​​propriedades eletrônicas e ópticas que são promissoras para uma série de novas aplicações em eletrônica, optoeletrônica e eletrocrômica.

Liu Hongfei e colegas do Instituto A*STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais e do Instituto de Computação de Alto Desempenho procuraram desenvolver uma técnica simples para a produção em massa de nanofolhas grandes e de alta qualidade de MoO3 que sejam flexíveis e transparentes.

“Nanofolhas atomicamente finas de trióxido de molibdênio têm novas propriedades que podem ser utilizadas em uma variedade de aplicações eletrônicas”, diz Liu. “Mas para produzir nanofolhas de boa qualidade, o cristal original deve ser de altíssima pureza.”

Usando primeiro uma técnica chamada transporte térmico de vapor, os pesquisadores evaporaram o pó de MoO3 em um forno tubular a 1.000 graus Celsius. Então, ao reduzir o número de locais de nucleação, eles poderiam corresponder melhor à cristalização termodinâmica do MoO3 para produzir cristais de alta qualidade a 600 graus Celsius sem a necessidade de um substrato específico.

“Em geral, o crescimento do cristal em temperaturas elevadas é afetado pelo substrato”, explica Liu. “No entanto, na ausência de um substrato intencional, poderíamos controlar melhor o crescimento do cristal, permitindo-nos cultivar cristais de trióxido de molibdênio de alta pureza e qualidade.”

Depois de resfriar os cristais à temperatura ambiente, os pesquisadores usaram esfoliação mecânica e aquosa para produzir cinturões de cristais de MoO3 com espessura submícron. Depois de submeterem as correias à sonicação e centrifugação, eles foram capazes de produzir nanofolhas de MoO3 grandes e de alta qualidade.

O trabalho forneceu novos insights sobre as interações eletrônicas intercamadas de nanofolhas 2-D de MoO3. As técnicas de crescimento e esfoliação de cristais desenvolvidas pela equipe também podem ser úteis na manipulação do intervalo de bandas - e, portanto, das propriedades optoeletrônicas - de materiais 2-D, formando heterojunções 2-D.

“Agora estamos tentando fabricar nanofolhas de MoO3 2-D com áreas maiores, bem como explorar seu uso potencial em outros dispositivos, como sensores de gás”, diz Liu.