En simpel teknik til masseproduktion af ultratynd, højkvalitets molybdæntrioxid nanoark

Molybdæntrioxid (MoO ₃ ) har potentiale som et vigtigt todimensionelt (2-D) materiale, men dens bulkproduktion har haltet bagefter andre i sin klasse. Nu, forskere ved A*STAR har udviklet en simpel metode til masseproduktion af ultratynd, MoO af høj kvalitet ₃ nanoark.

Efter opdagelsen af ​​grafen, andre 2-D materialer såsom overgangsmetal di-chalcogenider, begyndte at tiltrække sig stor opmærksomhed. I særdeleshed, MoO ₃ dukket op som et vigtigt 2-D halvledende materiale på grund af dets bemærkelsesværdige elektroniske og optiske egenskaber, der lover en række nye applikationer inden for elektronik, optoelektronik og elektrokromik.

Liu Hongfei og kolleger fra A*STAR Institute of Materials Research and Engineering og Institute of High Performance Computing har forsøgt at udvikle en simpel teknik til masseproduktion af store, højkvalitets nanoark af MoO ₃ som er fleksible og gennemsigtige.

"Atomisk tynde nanoplader af molybdæntrioxid har nye egenskaber, der kan bruges i en række elektroniske applikationer, " siger Liu. "Men for at producere nanoark af god kvalitet, moderkrystallen skal være af meget høj renhed."

Ved først at bruge en teknik kaldet termisk damptransport, forskerne fordampede MoO ₃ pulver i en rørovn ved 1, 000 grader Celsius. Derefter, ved at reducere antallet af nukleationssteder, de kunne bedre matche den termodynamiske krystallisation af MoO ₃ at producere højkvalitetskrystaller ved 600 grader Celsius uden behov for et specifikt substrat.

"Generelt, krystalvækst ved forhøjede temperaturer påvirkes af substratet, " forklarer Liu. "Men, i fravær af et tilsigtet substrat kunne vi bedre kontrollere krystalvæksten, giver os mulighed for at dyrke molybdæntrioxidkrystaller af høj renhed og kvalitet."

Efter afkøling af krystallerne til stuetemperatur, forskerne brugte mekanisk og vandig eksfoliering til at fremstille submikrontykke bælter af MoO ₃ krystaller. Når de udsatte bælterne for sonikering og centrifugering, de var i stand til at producere store, MoO af høj kvalitet ₃ nanoark.

Arbejdet har givet ny indsigt i mellemlags elektroniske interaktioner af 2-D MoO ₃ nanoark. Krystalvækst- og eksfolieringsteknikkerne udviklet af teamet kan også være nyttige til at manipulere båndgabet - og derfor de optoelektroniske egenskaber - af 2-D materialer ved at danne 2-D heterojunctions.

"Vi forsøger nu at fremstille 2-D MoO ₃ nanoark med større områder, samt udforske deres potentielle brug i andre enheder, såsom gassensorer, " siger Liu.