Een team van wetenschappers van de Faculteit Scheikunde en de Faculteit Materiaalkunde, MSU, samen met buitenlandse collega's, ontdekte dat tweedimensionale vellen cadmiumtelluride spontaan kunnen vouwen tot nanorollen. Dit effect kan worden gebruikt in elektronica en fotonica. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Chemie van materialen .

In de loop van de studie, het team richtte zich op 2D-halfgeleidermaterialen. Deze omvatten grafeen, fosforeen, 2-D lagen molybdeendisulfide, en 2-D perovskieten die recentelijk veel aandacht van wetenschappers hebben getrokken. Deze materialen zijn één atoom dikke kristallen met 2-D elektronische eigenschappen. Onderzoekers denken dat ze kunnen worden gebruikt voor de ontwikkeling van nieuwe apparaten.

"We bestudeerden 2D cadmiumtelluride CdTe en ontdekten een onverwacht effect van spontane vouwing van zijn ultradunne (slechts 1 nm) vellen die ook colloïdale kwantumputten worden genoemd, " zei Roman Vasiliev, een co-auteur van het werk, doctoraat van Chemische Wetenschappen, en universitair hoofddocent van de Faculteit Scheikunde en de Faculteit Materiaalkunde, MSU.

Colloïdale kwantumputten zijn een nieuwe generatie colloïdale kwantumstippen. Quantum dots onderscheiden zich door hun lichtgevende eigenschappen en worden gebruikt in commerciële apparaten, zoals tv-toestellen. Quantum putten, een 2D-type kwantumstippen, worden vandaag bestudeerd, maar we weten al dat ze zeer smalle luminescentiebanden hebben, wat belangrijk is voor heldere kleurweergave in lichtgevende apparaten.

Het team bestudeerde de eigenschappen van 2D-platen van cadmiumtelluride door organische moleculen die aan hun oppervlak waren vastgemaakt uit te wisselen en de stabiliteit van nanodeeltjes te waarborgen. Om 2-D cadmiumtelluride te synthetiseren, de wetenschappers gebruikten de colloïdale methode en verkregen ze in een kolf. De wetenschappers verkregen cadmiumtelluride-nanodeeltjes in een organisch oplosmiddel in aanwezigheid van oppervlakteactieve stoffen. Door de omstandigheden van de reactie te veranderen, ze groeiden de deeltjes tot vellen van één nanometer dik.

Aanvankelijk, de auteurs van het werk groeiden platte 2D-platen bedekt met oliezuur als stabilisator. Ze slaagden erin om platen te bemachtigen met een lengte van honderden nanometers en een dikte van één nanometer. Het team begon de moleculen van oliezuur te vervangen door andere organische moleculen en de grootte en vorm van de verkregen nanodeeltjes te analyseren. evenals hun samenstelling en kristalstructuur. In dit stadium, ze gebruikten een transmissie-elektronenmicroscoop.

In de loop van de studie, ontdekte het team dat wanneer een specifiek type stabilisator (thiolen) wordt gebruikt, platte vellen cadmiumtelluride vouwen plotseling in perfecte rollen. Wanneer bevestigd aan het oppervlak van een blad, thiolmoleculen vergroten de dikte met één monolaag (0,15 nm) en veroorzaken mechanische spanningen, waardoor het vel in een bepaalde kristallografische richting vouwt. Het vouwen vindt plaats voor alle nanodeeltjes tegelijk, en de straal van de vouw is hetzelfde voor alle nanostructuren.

"De studie opent nieuwe perspectieven voor manipulaties van 2D-materialen en nanodeeltjes. Het vouweffect kwam voor ons als een verrassing. Het lijkt op het proces van het maken van origami, maar in dit geval de platen zijn één nanometer dik. Weten hoe de ruimtelijke vorm van nanodeeltjes te veranderen, we zouden ze kunnen gebruiken bij de vervaardiging van optische materialen met anisotroop gedrag en gepolariseerde luminescentie. We zouden actieve lichtgevende matrices voor displays kunnen maken die het energieverbruik zouden verminderen en de helderheid en intensiteit van verschillende apparaten zouden verhogen. Misschien, we zouden ook nieuwe nano-apparaten kunnen ontwikkelen, bijvoorbeeld, buisvormige transistoren. Deze interessante eigenschappen kunnen van pas komen in nieuwe generaties lichtgevende en sensorapparaten, evenals in optische en opto-elektronische technologieën en nanotechnologieën, ’ concludeerde de wetenschapper.