Voor de eerste keer ooit, een internationaal team van wetenschappers van NUST MISIS, de Hongaarse Academie van Wetenschappen, de Universiteit van Namen (België), en Korea Research Institute for Standards &Science heeft de structurele veranderingen van tweedimensionaal molybdeendisulfide op de lange termijn gedetailleerd beschreven. De nieuwe gegevens verkleinen de reikwijdte van de potentiële toepassing ervan in de micro-elektronica en openen tegelijkertijd nieuwe perspectieven voor het gebruik van tweedimensionale materialen als katalysatoren. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het internationale wetenschappelijke tijdschrift Natuurchemie .

Molybdeendisulfide (MoS ₂ ) wordt als veelbelovend beschouwd voor een verscheidenheid aan micro-elektronische apparaten zoals hoogfrequente detectoren, gelijkrichters en transistoren, dus onderzoeksteams over de hele wereld bestuderen actief het tweedimensionale formaat, MoS ₂ nanofilm. Echter, de nieuwe studie toont aan dat wanneer dit tweedimensionale materiaal aanzienlijk wordt geoxideerd in de lucht, het verandert in een andere verbinding.

Elk elektronisch apparaat dat MoS . gebruikt ₂ zonder de juiste bescherming zou relatief snel stoppen met werken. MoS . gebruiken ₂ in micro-elektronica, de apparaten zouden moeten worden ingekapseld.

"Voor de eerste keer ooit, we zijn erin geslaagd om experimenteel te bewijzen dat een enkellaags molybdeendisulfide sterk afbreekt onder omgevingsomstandigheden, oxideren en veranderen in een vaste oplossing MoS _2-x OS, . De functies van een tweedimensionale halfgeleider zonder defecten en verliezen kunnen worden geïmplementeerd met molybdeendiseleniden, een ander materiaal met een vergelijkbare structuur, " zei Pavel Sorokin, hoofd van het onderzoeksteam en leidend onderzoeker bij het NUST MISIS Laboratory of Inorganic Nanomaterials.

In de experimenten, tweedimensionale lagen molybdeendisulfide, verkregen uit de gelaagdheid van molybdeendisulfidekristallen door middel van ultrageluid, gedurende lange perioden (meer dan 18 maanden) in omgevingscondities bij normale kamertemperatuur en verlichting werden gehouden, waarin wetenschappers de veranderingen in de structuur van het oppervlak observeerden.

"Dankzij het gebruik van tunnelmicroscopie, we waren in staat om de structurele veranderingen van kristallen van tweedimensionaal zwaveldisulfide op atomair niveau te volgen tijdens langdurige blootstelling aan omgevingsomstandigheden. We hebben ontdekt dat het materiaal dat voorheen als stabiel werd beschouwd, eigenlijk onderhevig is aan spontane oxidatie, maar op het zelfde moment, de oorspronkelijke kristalstructuur van MoS ₂ monolagen behouden formaties van MoS _2-x Ox vaste oplossingen. Onze simulaties hebben ons in staat gesteld een mechanisme voor te stellen om dergelijke solide oplossingen te vormen, en de resultaten van de theoretische berekeningen zijn volledig in overeenstemming met onze experimentele metingen, " zei Zakhar Popov, een van de co-auteurs van de studie en een senior onderzoeker bij het NUST MISIS Laboratory of Inorganic Nanomaterials.

"De tweede belangrijke ontdekking van de studie is het nieuwe materiaal dat de monolaag van het molybdeendisulfide verandert in een tweedimensionaal kristal van een vaste oplossing MoS _2-x OS, dat een effectieve katalysator is voor elektromechanische processen, ’ concludeerde Sorokin.