Een internationaal team van onderzoekers heeft een manier gevonden om een ​​onvoorspelbaar en moeilijk te controleren materiaal te verfijnen en betrouwbaar te produceren dat van invloed kan zijn op het behoud van het milieu, energie en consumentenelektronica.

Het materiaal, Molybdeendisulfide (MoS ₂ ), heeft een enorm potentieel voor tal van toepassingen in energieopslag, water behandeling, gas, chemische en lichtdetectie. Maar hoge kosten en fabricageproblemen hebben een breder gebruik tegengehouden.

"Er zijn veel verschillende manieren om dit materiaal te fabriceren, maar het is nog niemand gelukt om het in een gecontroleerde en afstembare dimensie in grote hoeveelheden te maken, tegen lage kosten, reproduceerbare mode, " zei Donglei (Emma) Fan, een universitair hoofddocent aan de Walker Department of Mechanical Engineering van de Cockrell School of Engineering en het Texas Materials Institute.

Zoals gemeld in Geavanceerde materialen , Fan en het onderzoeksteam hebben een methode ontwikkeld om dunne nanoribbons van MoS . te fabriceren ₂ op grote schaal. Eerder, onderzoekers hebben het materiaal slechts in kleine hoeveelheden kunnen maken, willekeurig bevestigd aan siliconensubstraten. Dit beperkte het gebruik van het materiaal, en toen het aan het substraat was bevestigd, werd het een hele uitdaging om te manipuleren.

Het onderzoeksteam creëerde een vrijstaande versie van MoS ₂ in poedervorm die kan worden gedispergeerd in oplossingen voor verschillende toepassingen, met name waterbehandeling. Yun Huang, afgestudeerde student en eerste auteur van het werk, zei dat hun proces de kosten van het fabriceren van een gram van het materiaal met 3 heeft verlaagd, 000 keer, vergeleken met eerder gepubliceerd onderzoek gericht op het produceren van MoS ₂ nanolinten.

Het verwijderen van het gevaarlijke element kwik uit water is een van de meest impactvolle toepassingen van MoS ₂ , zei ventilator. Een onderzoek uit 2016 onder leiding van de U.S. Geological Survey wees uit dat kwikverontreiniging wijdverbreid is op verschillende niveaus in het westen van de Verenigde Staten, in de lucht, bodem, bezinken, planten, vissen en dieren in het wild. Hoge niveaus van kwik kunnen leiden tot hersen- en nierbeschadiging, vooral bij jongere mensen. Behalve verontreinigd water, mensen worden het meest blootgesteld aan kwikproblemen door het eten van vis, die hoge concentraties van het element in hun lichaam kunnen ophopen terwijl ze andere organismen consumeren die zijn blootgesteld.

Wanneer geïntroduceerd in water in poedervorm, de teamversie van MoS ₂ kan worden gedispergeerd met het vermogen om kwik op te zuigen en uit het water te verwijderen. Er zijn al verschillende methoden om kwik uit water te verwijderen, maar met deze nieuwe goedkope en grootschalige productiemogelijkheden, MoS ₂ zorgt voor een sterke alternatieve oplossing.

"Dit is een aantrekkelijk materiaal omdat het unieke eigenschappen heeft voor verschillende toepassingen die het leven van mensen kunnen veranderen. In staat zijn om het materiaal te maken met gecontroleerde afmetingen en in een grote hoeveelheid, assembleer het en integreer het met kant-en-klare apparaten brengt MoS ₂ een stap dichter bij praktische toepassingen, niet alleen in het lab blijven, ' zei Fan.

MoS ₂ heeft ook potentieel als component in op licht gebaseerde microprocessors, die de belofte van veel hogere rekensnelheden bieden dan de apparaten van vandaag. En het zou kunnen dienen als een goedkope katalysator voor het genereren van waterstofbrandstof uit water.

MoS . maken ₂ is een uitdaging. Het komt van het toevoegen van zwavel aan een morphed "pre-cursor" materiaal. Het opsplitsen van dit proces in twee stappen - eerst de zwaveling bij een lagere temperatuur uitvoeren en vervolgens de hitte verhogen - vertegenwoordigde een van de belangrijkste innovaties bij het maken van MoS ₂ beter controleerbaar.

Eerdere experimenten met het maken van MoS ₂ nanoribbons hebben slechts een microscopisch kleine hoeveelheid van het materiaal kunnen maken. Echter, de onderzoekers kunnen een "lepel vol" MoS . verkrijgen ₂ nanolinten met een enkele synthese, en de onderzoekers zeggen dat er geen belemmering is om de procedure op te schalen om grotere hoeveelheden van het materiaal te maken.

MoS ₂ maakt deel uit van een klasse van 2D-materialen die de laatste tijd veel aandacht van onderzoekers hebben gekregen. Ze zijn dun, flexibele en capabele halfgeleiders, eigenschappen die ze waardevol maken als onderdeel van sensoren voor alles, van hartmonitors tot detectoren voor vervuilende emissie.