Trioxidul de molibden (MoO3) are potențialul ca un material bidimensional important (2-D), dar fabricarea sa în vrac a rămas în urmă cu cea a altora din clasa sa. Acum, cercetătorii de la A*STAR au dezvoltat o metodă simplă pentru producerea în masă a nanofoilor de MoO3 ultrasubțiri, de înaltă calitate.

În urma descoperirii grafenului, alte materiale 2-D, cum ar fi dicalcogenurile de metal de tranziție, au început să atragă o atenție considerabilă. În special, MoO3 a apărut ca un material semiconductor 2-D important datorită proprietăților sale electronice și optice remarcabile, care sunt promițătoare pentru o serie de noi aplicații în electronică, optoelectronică și electrocromică.

Liu Hongfei și colegii de la Institutul de Cercetare și Inginerie a Materialelor A*STAR și Institutul de Calcul de Înaltă Performanță au căutat să dezvolte o tehnică simplă pentru producerea în masă a nanofoilor mari, de înaltă calitate, de MoO3, care sunt flexibile și transparente.

„Nanofoile subțiri din punct de vedere atomic de trioxid de molibden au proprietăți noi care pot fi utilizate într-o serie de aplicații electronice”, spune Liu. „Dar pentru a produce nanofoi de bună calitate, cristalul părinte trebuie să fie de o puritate foarte ridicată.”

Folosind mai întâi o tehnică numită transport termic al vaporilor, cercetătorii au evaporat pulberea de MoO3 într-un cuptor cu tuburi la 1.000 de grade Celsius. Apoi, prin reducerea numărului de situsuri de nucleare, acestea ar putea să se potrivească mai bine cu cristalizarea termodinamică a MoO3 pentru a produce cristale de înaltă calitate la 600 de grade Celsius, fără a fi nevoie de un substrat specific.

„În general, creșterea cristalelor la temperaturi ridicate este afectată de substrat”, explică Liu. „Cu toate acestea, în absența unui substrat intenționat, am putea controla mai bine creșterea cristalelor, permițându-ne să creștem cristale de trioxid de molibden de înaltă puritate și calitate.”

După răcirea cristalelor la temperatura camerei, cercetătorii au folosit exfoliere mecanică și apoasă pentru a produce curele submicronice de cristale de MoO3. Odată ce au supus curelele la sonicare și centrifugare, au reușit să producă nanofoi de MoO3 mari, de înaltă calitate.

Lucrarea a oferit noi perspective asupra interacțiunilor electronice interstrat ale nanofoilor de MoO3 2-D. Tehnicile de creștere și exfoliere a cristalelor dezvoltate de echipă ar putea fi, de asemenea, utile în manipularea benzii interzise - și, prin urmare, proprietățile optoelectronice - ale materialelor 2-D prin formarea heterojoncțiilor 2-D.

„Încercăm acum să fabricăm nanofoi de MoO3 2-D cu suprafețe mai mari, precum și să explorăm utilizarea potențială a acestora în alte dispozitive, cum ar fi senzorii de gaz”, spune Liu.