Oxid molybdénový (MoO3) má potenciál ako dôležitý dvojrozmerný (2-D) materiál, ale jeho hromadná výroba zaostáva za ostatnými vo svojej triede. Teraz výskumníci z A*STAR vyvinuli jednoduchú metódu na hromadnú výrobu ultratenkých, vysokokvalitných nanočastíc MoO3.

Po objavení grafénu začali priťahovať značnú pozornosť ďalšie 2-D materiály, ako napríklad dichalkogenidy prechodných kovov. Najmä MoO3 sa objavil ako dôležitý 2-D polovodičový materiál kvôli svojim pozoruhodným elektronickým a optickým vlastnostiam, ktoré sú prísľubom pre celý rad nových aplikácií v elektronike, optoelektronike a elektrochromike.

Liu Hongfei a kolegovia z A*STAR Institute of Materials Research and Engineering a Institute of High Performance Computing sa snažili vyvinúť jednoduchú techniku ​​na hromadnú výrobu veľkých, vysoko kvalitných nanovrstvov MoO3, ktoré sú flexibilné a transparentné.

"Atómovo tenké nanovrstvy oxidu molybdénového majú nové vlastnosti, ktoré možno využiť v rade elektronických aplikácií," hovorí Liu. "Ale aby sa vyrobili kvalitné nanovrstvy, materský kryštál musí mať veľmi vysokú čistotu."

Prvým použitím techniky nazývanej tepelný transport pár výskumníci odparili prášok MoO3 v rúrovej peci pri 1 000 stupňoch Celzia. Potom znížením počtu nukleačných miest by mohli lepšie zodpovedať termodynamickej kryštalizácii MoO3, aby vytvorili vysokokvalitné kryštály pri 600 stupňoch Celzia bez potreby špecifického substrátu.

"Vo všeobecnosti je rast kryštálov pri zvýšených teplotách ovplyvnený substrátom," vysvetľuje Liu. "Avšak pri absencii zámerného substrátu by sme mohli lepšie kontrolovať rast kryštálov, čo nám umožňuje pestovať kryštály oxidu molybdénového vysokej čistoty a kvality."

Po ochladení kryštálov na izbovú teplotu výskumníci použili mechanickú a vodnú exfoliáciu na výrobu submikrónových pásov kryštálov MoO3. Keď pásy podrobili sonikácii a odstredeniu, dokázali vyrobiť veľké, vysokokvalitné nanovrstvy MoO3.

Práca poskytla nové pohľady na medzivrstvové elektronické interakcie 2-D MoO3 nanovrstvy. Techniky rastu kryštálov a exfoliácie vyvinuté tímom by tiež mohli byť užitočné pri manipulácii s zakázaným pásmom - a teda aj s optoelektronickými vlastnosťami - 2-D materiálov vytváraním 2-D heterojunkcií.

„Teraz sa pokúšame vyrobiť 2-D nanovrstvy MoO3 s väčšími plochami, ako aj skúmať ich potenciálne využitie v iných zariadeniach, ako sú napríklad plynové senzory,“ hovorí Liu.