Un team di scienziati della Facoltà di Chimica e della Facoltà di Scienza dei Materiali, MSU, insieme a colleghi stranieri, hanno scoperto che fogli bidimensionali di tellururo di cadmio possono ripiegarsi spontaneamente in nanorotoli. Questo effetto può essere utilizzato in elettronica e fotonica. I risultati dello studio sono stati pubblicati in Chimica dei materiali .

Nel corso dello studio, il team si è concentrato sui materiali semiconduttori 2-D. Questi includono il grafene, fosforene, strati 2-D di bisolfuro di molibdeno, e perovskiti 2-D che hanno recentemente attirato molta attenzione da parte degli scienziati. Questi materiali sono cristalli spessi un atomo con proprietà elettroniche 2-D. I ricercatori ritengono che possano essere utilizzati per lo sviluppo di nuovi dispositivi.

"Abbiamo studiato il tellururo di cadmio 2-D CdTe e scoperto un effetto inaspettato del piegamento spontaneo dei suoi fogli ultrasottili (solo 1 nm) che sono anche chiamati pozzi quantici colloidali, " disse Roman Vasiliev, coautore dell'opera, dottorato di ricerca di Scienze Chimiche, e Professore Associato della Facoltà di Chimica e della Facoltà di Scienza dei Materiali, MSU.

I pozzi quantici colloidali sono una nuova generazione di punti quantici colloidali. I punti quantici si distinguono per le loro proprietà luminescenti e sono utilizzati in dispositivi commerciali, come i televisori. Pozzi quantistici, un tipo 2-D di punti quantici, sono oggetto di studio oggi, ma sappiamo già che possiedono bande di luminescenza molto strette, che è importante per la resa cromatica brillante nei dispositivi emettitori di luce.

Il team ha studiato le proprietà dei fogli 2-D di tellururo di cadmio scambiando molecole organiche attaccate alla loro superficie e assicurando la stabilità delle nanoparticelle. Per sintetizzare il tellururo di cadmio 2-D, gli scienziati hanno usato il metodo colloidale e li hanno ottenuti in un pallone. Gli scienziati hanno ottenuto nanoparticelle di tellururo di cadmio in un solvente organico in presenza di tensioattivi. Modificando le condizioni della reazione, hanno fatto crescere le particelle in fogli dello spessore di un nanometro.

All'inizio, gli autori del lavoro hanno coltivato fogli piatti 2-D ricoperti di acido oleico come stabilizzante. Sono riusciti a ottenere fogli con una lunghezza che raggiungeva centinaia di nanometri e uno spessore di un nanometro. Il team ha iniziato a sostituire le molecole di acido oleico con altre molecole organiche e ad analizzare dimensioni e forme delle nanoparticelle ottenute, così come la loro composizione e struttura cristallina. In questa fase, hanno usato un microscopio elettronico a trasmissione.

Nel corso dello studio, il team ha scoperto che quando viene utilizzato un tipo specifico di stabilizzante (tioli), fogli piatti di tellururo di cadmio si piegano improvvisamente in rotoli perfetti. Quando attaccato alla superficie di un foglio, le molecole di tiolo aumentano il suo spessore di un monostrato (0,15 nm) e provocano sollecitazioni meccaniche, facendo piegare il foglio in una certa direzione cristallografica. Il ripiegamento avviene per tutte le nanoparticelle contemporaneamente, e il raggio della piega è lo stesso per tutte le nanostrutture.

"Lo studio apre nuove prospettive per la manipolazione di materiali 2-D e nanoparticelle. L'effetto di piegatura è stato una sorpresa per noi. Assomiglia al processo di creazione di origami, ma in questo caso, i fogli sono spessi un nanometro. Saper modificare la forma spaziale delle nanoparticelle, potremmo utilizzarli nella produzione di materiali ottici con comportamento anisotropo e luminescenza polarizzata. Potremmo creare matrici luminose attive per display che ridurrebbero il consumo di energia e aumenterebbero la luminosità e l'intensità dei vari dispositivi. Forse, potremmo anche sviluppare nuovi nano-dispositivi, Per esempio, transistor a forma di tubo. Queste interessanti proprietà possono essere utili nelle nuove generazioni di dispositivi emettitori di luce e sensori, così come nelle tecnologie ottiche e optoelettroniche e nelle nanotecnologie, " ha concluso lo scienziato.