Løsning af molybdæn disulfiderer tyndt problem

Det lovende nye materiale molybdendisulfid (MoS ₂ ) har et iboende problem, der er gennemsyret af ironi. Materialets største aktiv - dens enkeltlagstykkelse - er også dens største udfordring.

Monolayer MoS2s ultratynde struktur er stærk, let, og fleksibel, gør den til en god kandidat til mange ansøgninger, såsom høj ydeevne, fleksibel elektronik. Sådan et tyndt halvledende materiale, imidlertid, har meget lidt interaktion med lys, begrænsning af materialets anvendelse i lysemitterende og absorberende applikationer.

"Problemet med disse materialer er, at de kun er et enkelt lag tykt, "sagde Koray Aydin, adjunkt i elektroteknik og datalogi ved Northwestern Universitys McCormick School of Engineering. "Så mængden af ​​materiale, der er tilgængeligt til lysemission eller lysabsorption, er meget begrænset. For at kunne bruge disse materialer til praktiske fotoniske og optoelektriske applikationer, vi havde brug for at øge deres interaktioner med lys. "

Aydin og hans team tacklede dette problem ved at kombinere nanoteknologi, materialevidenskab, og plasmonik, studiet af samspillet mellem lys og metal. Teamet designede og fremstillede en række sølv nanodiscs og arrangerede dem periodisk oven på et ark MoS2. Ikke alene fandt de ud af, at nanodiskene forbedrede lysemission, men de bestemte den specifikke diameter på den mest succesrige disk, som er 130 nanometer.

"Vi har vidst, at disse plasmoniske nanostrukturer har evnen til at tiltrække og fange lys i et lille volumen, "sagde Serkan Butun, en postdoktor i Aydins laboratorium. "Nu har vi vist, at placering af sølv -nanodiscs over materialet resulterer i tolv gange mere lysemission."

Brugen af ​​nanostrukturer - i modsætning til at bruge en kontinuerlig film til at dække MoS ₂ - tillader materialet at bevare sin fleksible natur og naturlige mekaniske egenskaber.

Understøttet af Northwestern's Materials Research Science and Engineering Center og Institute for Sustainability and Energy at Northwestern, forskningen er beskrevet i online -udgaven af ​​marts 2015 af Nano bogstaver . Butun er første forfatter til papiret. Sefaatiin Tongay, adjunkt i materialevidenskab og teknik ved Arizona State University, forudsat det store enhedslags MoS ₂ materiale, der blev brugt i undersøgelsen.

Med forbedrede lysemissionsegenskaber, MoS ₂ kunne være en god kandidat til lysemitterende diodeteknologier. Holdets næste trin er at bruge den samme strategi til at øge materialets lysabsorberingsevner til at skabe et bedre materiale til solceller og fotodetektorer.

"Dette er et stort skridt, men det er ikke slutningen på historien, "Sagde Aydin." Der kan være måder at forbedre lysemissionen endnu mere. Men, indtil nu, Vi har med succes vist, at det faktisk er muligt at øge lysemissionen fra et meget tyndt materiale. "