Molibdenov trioksid (MoO3) ima potencial kot pomemben dvodimenzionalni (2-D) material, vendar je njegova masovna proizvodnja zaostajala za drugimi v svojem razredu. Zdaj so raziskovalci pri A*STAR razvili preprosto metodo za množično proizvodnjo ultratankih, visokokakovostnih nanolistov MoO3.

Po odkritju grafena so drugi 2-D materiali, kot so di-halkogenidi prehodnih kovin, začeli pritegniti veliko pozornosti. Zlasti MoO3 se je pojavil kot pomemben 2-D polprevodniški material zaradi svojih izjemnih elektronskih in optičnih lastnosti, ki obetajo vrsto novih aplikacij v elektroniki, optoelektroniki in elektrokromiki.

Liu Hongfei in sodelavci z Inštituta za raziskave in inženiring materialov A*STAR in Inštituta za visoko zmogljivo računalništvo so skušali razviti preprosto tehniko za množično proizvodnjo velikih, visokokakovostnih nanolistov MoO3, ki so prilagodljivi in ​​pregledni.

"Atomsko tanke nanoplošče molibdenovega trioksida imajo nove lastnosti, ki jih je mogoče uporabiti v številnih elektronskih aplikacijah," pravi Liu. "Toda za proizvodnjo kakovostnih nanoplošč mora biti matični kristal zelo visoke čistosti."

S prvo uporabo tehnike, imenovane termični transport hlapov, so raziskovalci uparili prah MoO3 v cevni peči pri 1000 stopinjah Celzija. Nato bi se z zmanjšanjem števila nukleacijskih mest lahko bolje ujemali s termodinamično kristalizacijo MoO3 za proizvodnjo visokokakovostnih kristalov pri 600 stopinjah Celzija brez potrebe po posebnem substratu.

"Na splošno na rast kristalov pri povišanih temperaturah vpliva podlaga," pojasnjuje Liu. "Vendar bi lahko v odsotnosti namernega substrata bolje nadzorovali rast kristalov, kar bi nam omogočilo rast kristalov molibdenovega trioksida visoke čistosti in kakovosti."

Po ohladitvi kristalov na sobno temperaturo so raziskovalci uporabili mehanski in vodni piling, da so izdelali submikronske debele pasove kristalov MoO3. Ko so pasove izpostavili sonikaciji in centrifugiranju, so lahko izdelali velike, visokokakovostne nanoplaste MoO3.

Delo je zagotovilo nove vpoglede v vmesne elektronske interakcije 2-D MoO3 nanolistov. Tehnike rasti kristalov in luščenja, ki jih je razvila ekipa, bi lahko bile prav tako koristne pri manipulaciji pasovne vrzeli - in s tem optoelektronskih lastnosti - 2-D materialov z oblikovanjem 2-D heterojunkcij.

"Zdaj poskušamo izdelati 2-D MoO3 nanoplošče z večjimi površinami, pa tudi raziskati njihovo potencialno uporabo v drugih napravah, kot so plinski senzorji," pravi Liu.