Voor de eerste keer, monolagen van overgangsmetaaldichalcogeniden met uitstekende optische eigenschappen werden gekweekt. Een team van natuurkundigen van de Universiteit van Warschau is erin geslaagd de technische problemen te overwinnen waarmee de industrie en wetenschappers van over de hele wereld te maken hebben - namelijk de zeer beperkte omvang, heterogeniteit, en verbreding van de spectraallijnen van gefabriceerde materialen. Monolagen zonder deze defecten werden gekweekt door moleculaire bundelepitaxie op atomair vlakke boornitridesubstraten.

Tweedimensionale kristallen met een honingraatstructuur, waaronder het beroemde grafeen, hebben al een revolutie teweeggebracht in de nanowetenschap en hebben het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in gemeenschappelijke technologieën, ook. Daarom, het is zeer wenselijk om methoden voor de productie ervan op industriële schaal te ontwikkelen.

Echter, ondanks forse investeringen in de ontwikkeling van groeitechnieken voor atomair dunne kristallen, de beste kwaliteit monolagen worden momenteel nog verkregen door middel van exfoliatie, d.w.z. door het mechanisch losmaken van afzonderlijke atomaire lagen van het bulkkristal. Bijvoorbeeld, grafeenvlokken geëxfolieerd uit bulkgrafiet vertonen superieure elektrische eigenschappen in vergelijking met gegroeid grafeen. In tegenstelling tot, de grootte van de mechanisch geëxfolieerde monolagen is vrij klein.

evenzo, optische eigenschappen van tweedimensionale overgangsmetaaldichalcogeniden (bijv. molybdeendiselenide) worden alleen volledig onthuld voor lagen die zijn verkregen als gevolg van afschilfering en na te zijn onderworpen aan verdere mechanische behandeling, zoals het plaatsen ervan tussen lagen boornitride. Echter, zoals al genoemd, deze techniek leidt niet tot atomair dunne kristallen op grotere schaal, resulterend in heterogeniteit, beperkte grootte, en zelfs tot het verschijnen van golvingen, bubbels, en onregelmatige randen.

Vandaar, het is cruciaal om een ​​techniek te ontwikkelen voor het kweken van tweedimensionale overgangsmetaaldichalcogeniden die de productie van monolagen met een groot oppervlak mogelijk maakt. Momenteel, een van de meest geavanceerde technologieën voor het produceren van dunne halfgeleiderkristallen is moleculaire bundelepitaxie (MBE). Het biedt laagdimensionale structuren op grote wafels, met hoge homogeniteit, maar de effectiviteit ervan bij de productie van overgangsmetaaldichalcogeniden is tot nu toe zeer beperkt geweest. Vooral, de optische eigenschappen van met MBE gekweekte monolagen waren tot nu toe vrij bescheiden, bijv. spectraallijnen waren breed en zwak, weinig perspectief voor het gebruik van de spectaculaire optische eigenschappen van overgangsmetaaldichalcogeniden op grotere schaal.

Het is op dit gebied dat onderzoekers van de Faculteit der Natuurkunde van de Universiteit van Warschau een doorbraak bereikten. In samenwerking met verschillende laboratoria uit Europa en Japan, ze voerden een reeks onderzoeken uit naar de groei van monolagen van overgangsmetaaldichalcogeniden op een atomair vlak boornitridesubstraat. Op deze manier, met behulp van de MBE-methode, ze verkregen platte kristallen, even groot als het substraat, met uniforme parameters over het hele oppervlak, inclusief - zeer waardevol - uitstekende optische eigenschappen.

De resultaten van het werk zijn zojuist gepubliceerd in het laatste deel van het prestigieuze tijdschrift Nano-letters . De ontdekking geeft richting aan toekomstig onderzoek naar de industriële productie van atomair dunne materialen. Vooral, het geeft de noodzaak aan om grotere atomair platte boornitride-wafels te ontwikkelen. Op dergelijke wafels, het zal mogelijk zijn om monolagen te kweken met de optische kwaliteit, dimensies, en homogeniteit vereist voor opto-elektronische toepassingen.