Триоксид молібдену (MoO3) має потенціал як важливий двовимірний (2-D) матеріал, але його масове виробництво відстає від інших у своєму класі. Тепер дослідники з A*STAR розробили простий метод масового виробництва ультратонких високоякісних нанолистів MoO3.

Після відкриття графену інші двовимірні матеріали, такі як дихалькогеніди перехідних металів, почали привертати значну увагу. Зокрема, MoO3 став важливим двовимірним напівпровідниковим матеріалом завдяки його чудовим електронним і оптичним властивостям, які обіцяють ряд нових застосувань в електроніці, оптоелектроніці та електрохроміці.

Лю Хунфей і його колеги з Інституту дослідження та розробки матеріалів A*STAR та Інституту високопродуктивних обчислень прагнули розробити просту техніку для масового виробництва великих, високоякісних нанолистів MoO3, які є гнучкими та прозорими.

«Атомарно тонкі нанопласти триоксиду молібдену мають нові властивості, які можуть бути використані в ряді електронних застосувань», — говорить Лю. «Але для виробництва нанолистів хорошої якості вихідний кристал повинен мати дуже високу чистоту».

Спочатку використовуючи техніку під назвою термічний транспорт пари, дослідники випарили порошок MoO3 у трубчастій печі при 1000 градусах Цельсія. Потім, зменшивши кількість центрів зародження, вони могли б краще відповідати термодинамічній кристалізації MoO3 для отримання високоякісних кристалів при 600 градусах Цельсія без потреби в певній підкладці.

«Загалом на ріст кристалів при підвищених температурах впливає підкладка», — пояснює Лю. «Однак за відсутності спеціальної підкладки ми могли б краще контролювати ріст кристалів, дозволяючи нам вирощувати кристали триоксиду молібдену високої чистоти та якості».

Після охолодження кристалів до кімнатної температури дослідники використовували механічну та водну ексфоліацію, щоб отримати субмікронні пояси кристалів MoO3. Після того, як вони піддали ремені ультразвуковій обробці та центрифугуванні, вони змогли виготовити великі високоякісні нанопласти MoO3.

Ця робота надала нові знання про міжшарову електронну взаємодію двовимірних нанолистів MoO3. Методи росту та відшарування кристалів, розроблені командою, також можуть бути корисними для маніпулювання шириною забороненої зони — і, отже, оптоелектронними властивостями — двовимірних матеріалів шляхом формування двовимірних гетеропереходів.

«Зараз ми намагаємося виготовити 2-D нанопласти MoO3 з більшою площею, а також досліджуємо їх потенційне використання в інших пристроях, таких як газові датчики», — говорить Лю.