Nanodischi d'argento su bisolfuro di molibdeno monostrato
Il promettente nuovo materiale bisolfuro di molibdeno (MoS 2 ) ha un problema intrinseco intriso di ironia. La più grande risorsa del materiale, il suo spessore monostrato, è anche la sua più grande sfida.
La struttura ultrasottile di Monostrato MoS2 è forte, leggero, e flessibile, rendendolo un buon candidato per molte applicazioni, come ad alte prestazioni, elettronica flessibile. Un materiale semiconduttore così sottile, però, ha pochissima interazione con la luce, limitando l'uso del materiale nelle applicazioni che emettono luce e che assorbono.
"Il problema con questi materiali è che hanno uno spessore di un solo monostrato, " ha detto Koray Aydin, assistente professore di ingegneria elettrica e informatica presso la McCormick School of Engineering della Northwestern University. "Quindi la quantità di materiale disponibile per l'emissione o l'assorbimento della luce è molto limitata. Per utilizzare questi materiali per pratiche applicazioni fotoniche e optoelettriche, avevamo bisogno di aumentare le loro interazioni con la luce."
Aydin e il suo team hanno affrontato questo problema combinando nanotecnologie, scienza dei materiali, e plasmonica, lo studio delle interazioni tra luce e metallo. Il team ha progettato e fabbricato una serie di nanodischi d'argento e li ha disposti in modo periodico sopra un foglio di MoS2. Non solo hanno scoperto che i nanodischi miglioravano l'emissione di luce, ma hanno determinato il diametro specifico del disco di maggior successo, che è 130 nanometri.
"Sappiamo che queste nanostrutture plasmoniche hanno la capacità di attrarre e intrappolare la luce in un piccolo volume, " disse Serkan Butun, un ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Aydin. "Ora abbiamo dimostrato che posizionando nanodischi d'argento sul materiale si ottiene un'emissione di luce dodici volte maggiore".
L'uso delle nanostrutture, al contrario dell'utilizzo di un film continuo per coprire il MoS 2 —consente al materiale di conservare la sua natura flessibile e le proprietà meccaniche naturali.
Supportato dal Materials Research Science and Engineering Center di Northwestern e dall'Institute for Sustainability and Energy presso Northwestern, la ricerca è descritta nel numero online di marzo 2015 di Nano lettere . Butun è il primo autore dell'articolo. Sefaatiin Tongay, assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Arizona State University, fornito il monostrato di grande area MoS 2 materiale utilizzato nello studio.
Con proprietà di emissione della luce migliorate, MoS 2 potrebbe essere un buon candidato per le tecnologie a diodi emettitori di luce. Il prossimo passo del team è usare la stessa strategia per aumentare le capacità di assorbimento della luce del materiale per creare un materiale migliore per celle solari e fotorivelatori.
"Questo è un passo enorme, ma non è la fine della storia, "Aydin ha detto. "Ci potrebbero essere modi per migliorare ulteriormente l'emissione di luce. Ma, finora, abbiamo dimostrato con successo che è effettivamente possibile aumentare l'emissione di luce da un materiale molto sottile."
