Trójtlenek molibdenu (MoO3) ma potencjał jako ważny materiał dwuwymiarowy (2-D), ale jego produkcja masowa pozostaje w tyle za innymi materiałami w tej klasie.Teraz badacze z A*STAR opracowali prostą metodę masowej produkcji ultracienkich, wysokiej jakości nanocząstek MoO3.

Po odkryciu grafenu znaczną uwagę zaczęły przyciągać inne materiały 2D, takie jak dichalkogenki metali przejściowych.W szczególności MoO3 okazał się ważnym materiałem półprzewodnikowym 2D ze względu na jego niezwykłe właściwości elektroniczne i optyczne, które mogą znaleźć zastosowanie w szeregu nowych zastosowań w elektronice, optoelektronice i elektrochromii.

Liu Hongfei i współpracownicy z Instytutu Badań i Inżynierii Materiałowej A*STAR oraz Instytutu Obliczeń Wielkiej Skali starali się opracować prostą technikę masowej produkcji dużych, wysokiej jakości nanocząstek MoO3, które są elastyczne i przezroczyste.

„Atomowo cienkie nanoarkusze trójtlenku molibdenu mają nowatorskie właściwości, które można wykorzystać w szeregu zastosowań elektronicznych” – mówi Liu.„Ale aby wytworzyć dobrej jakości nanocząstki, kryształ macierzysty musi mieć bardzo wysoką czystość”.

Stosując najpierw technikę zwaną termicznym transportem pary, badacze odparowali proszek MoO3 w piecu rurowym w temperaturze 1000 stopni Celsjusza.Następnie, zmniejszając liczbę miejsc zarodkowania, mogliby lepiej dopasować się do termodynamicznej krystalizacji MoO3, aby wytworzyć wysokiej jakości kryształy w temperaturze 600 stopni Celsjusza bez konieczności stosowania specjalnego substratu.

„Zasadniczo na wzrost kryształów w podwyższonych temperaturach wpływa podłoże” – wyjaśnia Liu.„Jednak w przypadku braku zamierzonego substratu moglibyśmy lepiej kontrolować wzrost kryształów, co pozwoliło nam hodować kryształy trójtlenku molibdenu o wysokiej czystości i jakości”.

Po schłodzeniu kryształów do temperatury pokojowej badacze zastosowali mechaniczne i wodne złuszczanie, aby wytworzyć pasy kryształów MoO3 o grubości submikronowej.Po poddaniu pasów sonikacji i wirowaniu udało im się wyprodukować duże, wysokiej jakości nanocząsteczki MoO3.

Prace dostarczyły nowych informacji na temat międzywarstwowych interakcji elektronicznych 2-D nanoarkuszów MoO3.Opracowane przez zespół techniki wzrostu kryształów i eksfoliacji mogą być również pomocne w manipulowaniu pasmem wzbronionym – a tym samym właściwościami optoelektronicznymi – materiałów 2-D poprzez tworzenie heterozłączy 2-D.

„Teraz próbujemy wytworzyć dwuwymiarowe nanocząstki MoO3 o większych powierzchniach, a także badamy ich potencjalne zastosowanie w innych urządzeniach, takich jak czujniki gazu” – mówi Liu.