Een nieuwe studie die onlangs is gepubliceerd in Geavanceerde materialen onthult dat MoSe ₂ , een prominent materiaal van de familie van overgangsmetaal dichalcogenides (TMD's), verliest relatieve stijfheid wanneer de dikte wordt verminderd. Dit werk is uitgevoerd door onderzoekers van de Adam Mickiewicz University (AMU) in Poznan (Polen) en de ICN2, onder coördinatie van Dr. Bartlomiej Graczykowski en Dr. Klaas-Jan Tielrooij, respectievelijk.

Sinds de ontdekking van grafeen, een materiaal zo dun als een enkele laag atomen, een grote verscheidenheid aan nieuwe 2D-materialen is gefabriceerd en bestudeerd. De algemene verwachting is dat, wat betreft grafeen, de mechanische eigenschappen van dergelijke materialen zijn superieur aan hun tegenhangers in bulk. Echter, dit is niet het geval voor molybdeendiselenide (MoSe ₂ ), een van de meest aantrekkelijke leden van de overgangsmetaal dichalcogenides (TMD) familie, die daarentegen steeds zachter wordt als ze dunner wordt gemaakt.

deze resultaten, die in tegenspraak zijn met de algemene veronderstelling dat de relatieve mechanische sterkte op nanoschaal toeneemt, werden gerapporteerd in een artikel dat onlangs in het tijdschrift is gepubliceerd Geavanceerde materialen . De studie werd gecoördineerd door Dr. Bartlomiej Graczykowski, van de Adam Mickiewicz Universiteit (AMU) in Poznan (Polen), en Dr. Klaas-Jan Tielrooij, leider van de ICN2 Ultrafast Dynamics in Nanoscale Systems-groep. "Onze bevindingen zijn buitengewoon omdat ze duidelijk een progressieve verzachting van MoSe . laten zien ₂ terwijl de dikte van bulk wordt verminderd tot drie moleculaire lagen, " legt Visnja Babacic uit, doctoraat student aan AMU en eerste auteur van de paper.

Het onderzoeksteam kon de elastische eigenschappen van verschillende monsters van MoSe . bestuderen ₂ , van steeds dunnere afmetingen, door middel van een techniek genaamd micro-Brillouin lichtverstrooiing. Deze contactloze en niet-destructieve analysemethode maakt gebruik van de interactie van licht met trillingen in het materiaal (akoestische golven in het gigahertz-regime) om informatie over de mechanische eigenschappen te extraheren. "Het is een betrouwbaardere en misschien nuttiger techniek dan traditionele contactmethoden, omdat het zowel mechanische informatie als diktewaarden van de membranen kan leveren, " zegt Dr. Bartolomej Graczykowski, projectleider bij AMU. Dezelfde benadering zou ook kunnen worden gebruikt om andere van der Waals (vdW) materialen te bestuderen.

Deze elastische verweking van het materiaal bij het verminderen van de dikte van het monster, het elastische maateffect genoemd, heeft ingrijpende gevolgen voor het ontwerp en de ontwikkeling van nanodevices, zoals nanomechanische resonatoren voor sensoren, waar mechanische eigenschappen essentieel zijn voor hun duurzaamheid en robuuste prestaties. "De resultaten van onze studie zijn ook zeer relevant voor verwante onderzoeksgebieden, zoals thermisch transport op nanoschaal, elektronica, of resonatoren die gebruik maken van vdW-materialen, " zegt dr. Klaas-Jan Tielrooij, leider van het project bij de ICN2.