A sinistra -- un'immagine sperimentale di MoS2 con difetti derivanti dall'esposizione ambientale (ottenuta mediante microscopio a effetto tunnel a scansione STM), al centro -- i risultati della simulazione dell'immagine STM, a destra:il modello della struttura atomica del livello. Credito:NUST MISIS
Per la prima volta in assoluto, un team internazionale di scienziati di NUST MISIS, l'Accademia Ungherese delle Scienze, l'Università di Namur (Belgio), e il Korea Research Institute for Standards &Science ha dettagliato i cambiamenti strutturali del bisolfuro di molibdeno bidimensionale sotto l'impatto ambientale a lungo termine. I nuovi dati restringono l'ambito della sua potenziale applicazione nella microelettronica e allo stesso tempo aprono nuove prospettive per l'uso di materiali bidimensionali come catalizzatori. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica internazionale Chimica della natura .
Bisolfuro di molibdeno (MoS 2 ) è considerato promettente per una varietà di dispositivi microelettronici come rilevatori ad alta frequenza, raddrizzatori e transistor, quindi i team di ricerca di tutto il mondo stanno studiando attivamente il suo formato bidimensionale, MoS 2 nanofilm. Però, il nuovo studio dimostra che quando questo materiale bidimensionale è significativamente ossidato nell'aria, si trasforma in un'altra connessione.
Qualsiasi dispositivo elettronico che utilizza MoS 2 senza un'adeguata protezione smetterebbe di funzionare in tempi relativamente brevi. Per usare MoS 2 nella microelettronica, i dispositivi dovrebbero essere incapsulati.
"Per la prima volta in assoluto, siamo riusciti a dimostrare sperimentalmente che un bisolfuro di molibdeno monostrato si degrada fortemente in condizioni ambientali, ossidandosi e trasformandosi in una soluzione solida MoS 2-x Bue, . Le funzioni di un semiconduttore bidimensionale senza difetti e perdite possono essere implementate con diseleniuri di molibdeno, un altro materiale con una struttura simile, "ha detto Pavel Sorokin, capo del gruppo di ricerca e ricercatore leader presso il NUST MISIS Laboratory of Inorganic Nanomaterials.
Negli esperimenti, strati bidimensionali di bisolfuro di molibdeno, ottenuto dalla stratificazione di cristalli di bisolfuro di molibdeno mediante ultrasuoni, sono stati mantenuti in condizioni ambientali a temperatura ambiente e illuminazione normali per lunghi periodi (più di 18 mesi), durante il quale gli scienziati hanno osservato i cambiamenti nella struttura della sua superficie.
"Grazie all'uso della microscopia a tunnel, siamo stati in grado di monitorare i cambiamenti strutturali dei cristalli di solfuro di zolfo bidimensionale a livello atomico durante l'esposizione a lungo termine alle condizioni ambientali. Abbiamo scoperto che il materiale precedentemente considerato stabile è in realtà soggetto ad ossidazione spontanea, ma allo stesso tempo, la struttura cristallina originale di MoS 2 monostrati trattiene le formazioni di MoS 2-x Soluzioni solide di bue. Le nostre simulazioni ci hanno permesso di proporre un meccanismo per formare soluzioni così solide, e i risultati dei calcoli teorici sono in completo accordo con le nostre misurazioni sperimentali, " ha detto Zakhar Popov, uno dei coautori dello studio e ricercatore senior presso il NUST MISIS Laboratory of Inorganic Nanomaterials.
"La seconda scoperta chiave dello studio è il nuovo materiale in cui si trasforma il monostrato del disolfuro di molibdeno è un cristallo bidimensionale di una soluzione solida MoS 2-x Bue, che è un catalizzatore efficace per i processi elettromeccanici, " ha concluso Sorokin.
