Il metodo dei ricercatori consente loro di creare una quantità molto maggiore di MoS 2 ad un costo inferiore. Credito:Università del Texas ad Austin.
Un team internazionale di ricercatori ha trovato un modo per perfezionare e produrre in modo affidabile un materiale imprevedibile e difficile da controllare che potrebbe avere un impatto sulla conservazione ambientale, energia ed elettronica di consumo.
Il materiale, Disolfuro di molibdeno (MoS 2 ), ha un enorme potenziale per numerose applicazioni nello stoccaggio di energia, trattamento delle acque, gas, rilevamento chimico e della luce. Ma i costi elevati e le sfide di fabbricazione hanno impedito un uso più ampio.
"Ci sono molti modi diversi per fabbricare questo materiale, ma nessuno è ancora riuscito a realizzarlo in una dimensione controllata e sintonizzabile in grandi quantità, a basso costo, moda riproducibile, " ha detto Donglei (Emma) Fan, professore associato presso il Walker Department of Mechanical Engineering e il Texas Materials Institute della Cockrell School of Engineering.
Come riportato in Materiale avanzato , Fan e il team di ricerca hanno creato un metodo per fabbricare sottili nanonastri di MoS 2 su larga scala. In precedenza, i ricercatori sono stati in grado di produrre il materiale solo in piccole quantità, attaccati casualmente a substrati di silicio. Questo limitava l'uso del materiale, e quando attaccato al substrato è diventato molto difficile da manipolare.
Il team di ricerca ha creato una versione indipendente di MoS 2 in polvere che può essere disperso in soluzioni per diverse applicazioni, in particolare il trattamento delle acque. Yun Huang, dottorando e primo autore dell'opera, ha detto che il loro processo ha ridotto di 3 il costo di fabbricazione di un grammo del materiale, 000 volte, rispetto alla precedente ricerca pubblicata incentrata sulla produzione di MoS 2 nanonastri.
La rimozione del pericoloso elemento mercurio dall'acqua rappresenta uno degli usi più impattanti del MoS 2 , ha detto il tifoso. Uno studio del 2016 condotto dall'U.S. Geological Survey ha rilevato che la contaminazione da mercurio è diffusa a vari livelli negli Stati Uniti occidentali, in aria, suolo, sedimento, impianti, pesce e fauna selvatica. Alti livelli di mercurio possono causare danni al cervello e ai reni, soprattutto nelle persone più giovani. Oltre all'acqua contaminata, gli esseri umani sono più esposti ai problemi di mercurio mangiando pesce, che possono accumulare alte concentrazioni dell'elemento nei loro corpi mentre consumano altri organismi che sono stati esposti.
Quando introdotto nell'acqua sotto forma di polvere, la versione del team di MoS 2 può essere disperso con la capacità di aspirare il mercurio e rimuoverlo dall'acqua. Esistono già diversi metodi per rimuovere il mercurio dall'acqua, ma con queste nuove capacità produttive a basso costo e su larga scala, MoS 2 costituisce una forte soluzione alternativa.
"Questo è un materiale attraente perché ha proprietà uniche per varie applicazioni con il potenziale per cambiare la vita delle persone. Essere in grado di realizzare il materiale con dimensioni controllate e in grande quantità, assemblalo e integralo con dispositivi prefabbricati porta MoS 2 un passo più vicino alle applicazioni pratiche, non solo stare in laboratorio, " ha detto Fan.
MoS 2 ha anche un potenziale come componente nei microprocessori a base di luce, che offrono la promessa di velocità di elaborazione molto più elevate rispetto ai dispositivi di oggi. E potrebbe fungere da catalizzatore a basso costo per la generazione di idrogeno dall'acqua.
Creazione di MoS 2 è una sfida. Deriva dall'aggiunta di zolfo a un materiale "precursore" trasformato. La suddivisione di questo processo in due fasi, prima l'esecuzione della solforazione a una temperatura più bassa e poi l'aumento del calore, ha rappresentato una delle innovazioni chiave nella produzione di MoS 2 più controllabile.
Esperimenti precedenti che producono MoS 2 i nanonastri sono stati in grado di creare solo una quantità microscopica del materiale. Però, i ricercatori sono in grado di ottenere un "cucchiaio pieno" di MoS 2 nanonastri con una singola sintesi, e i ricercatori affermano che non esiste alcuna barriera per trattenere l'aumento della procedura per creare maggiori quantità di materiale.
MoS 2 fa parte di una classe di materiali 2-D che ha ricevuto molta attenzione da parte dei ricercatori ultimamente. sono magri, semiconduttori flessibili e capaci, tratti che li rendono preziosi come parte di sensori per qualsiasi cosa, dai monitor cardiaci ai rilevatori di emissioni inquinanti.
