Molybdeentrioxide (MoO ₃ ) heeft potentieel als een belangrijk tweedimensionaal (2-D) materiaal, maar de massaproductie is achtergebleven bij die van anderen in zijn klasse. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van A*STAR hebben een eenvoudige methode ontwikkeld om ultradunne, hoogwaardige MoO ₃ nanobladen.

Na de ontdekking van grafeen, andere 2-D materialen zoals overgangsmetaal di-chalcogeniden, begon veel aandacht te trekken. Vooral, Loeien ₃ kwam naar voren als een belangrijk 2-D halfgeleidend materiaal vanwege zijn opmerkelijke elektronische en optische eigenschappen die veelbelovend zijn voor een reeks nieuwe toepassingen in de elektronica, opto-elektronica en elektrochromie.

Liu Hongfei en collega's van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering en Institute of High Performance Computing hebben geprobeerd een eenvoudige techniek te ontwikkelen voor massaproductie van grote, hoogwaardige nanosheets van MoO ₃ die flexibel en transparant zijn.

"Atomair dunne nanoplaten van molybdeentrioxide hebben nieuwe eigenschappen die kunnen worden gebruikt in een reeks elektronische toepassingen, ", zegt Liu. "Maar om nanoplaten van goede kwaliteit te maken, het moederkristal moet van zeer hoge zuiverheid zijn."

Door eerst een techniek te gebruiken die thermisch damptransport wordt genoemd, de onderzoekers verdampten MoO ₃ poeder in een buisoven op 1, 000 graden Celsius. Vervolgens, door het aantal nucleatieplaatsen te verminderen, ze zouden beter passen bij de thermodynamische kristallisatie van MoO ₃ om hoogwaardige kristallen te produceren bij 600 graden Celsius zonder dat een specifiek substraat nodig is.

"In het algemeen, kristalgroei bij verhoogde temperaturen wordt beïnvloed door het substraat, " legt Liu uit. "Echter, bij afwezigheid van een opzettelijk substraat zouden we de kristalgroei beter kunnen beheersen, waardoor we molybdeentrioxidekristallen van hoge zuiverheid en kwaliteit kunnen kweken."

Nadat de kristallen zijn afgekoeld tot kamertemperatuur, de onderzoekers gebruikten mechanische en waterige exfoliatie om submicron-dikke banden van MoO . te produceren ₃ Kristallen. Nadat ze de banden aan ultrasoonapparaat en centrifugatie hadden onderworpen, ze waren in staat om grote, hoogwaardige MoO ₃ nanobladen.

Het werk heeft nieuwe inzichten opgeleverd in de elektronische interacties tussen de lagen van 2-D MoO ₃ nanobladen. De kristalgroei- en exfoliatietechnieken die door het team zijn ontwikkeld, kunnen ook nuttig zijn bij het manipuleren van de bandgap - en dus de opto-elektronische eigenschappen - van 2D-materialen door 2D-heterojuncties te vormen.

"We proberen nu 2-D MoO . te fabriceren ₃ nanosheets met grotere oppervlakken, evenals het verkennen van hun potentiële gebruik in andere apparaten, zoals gassensoren, " zegt Liu.