I dichalcogenuri di metalli di transizione stratificati o TMDC, materiali composti da nanostrati metallici inseriti tra due altri strati di calcogeni, sono diventati estremamente attraenti per la comunità di ricerca grazie alla loro capacità di esfoliare in singoli strati 2-D. Simile al grafene, non solo conservano alcune delle proprietà uniche del materiale sfuso, ma anche dimostrare un comportamento semiconduttore a gap diretto, eccellente attività elettrocatalitica e fenomeni quantistici unici come le onde di densità di carica (CDW).
Generazione di complessi TMDC a elementi multi-principio essenziali per lo sviluppo futuro di nuove generazioni di sistemi quantistici, elettronico, e materiali di conversione dell'energia è difficile.
"È relativamente semplice creare un materiale binario da un tipo di metallo e un tipo di calcogeno, ", ha affermato Viktor Balema, scienziato senior del laboratorio di Ames. "Una volta che si tenta di aggiungere più metalli o calcogeni ai reagenti, combinarli in una struttura uniforme diventa impegnativo. Si credeva addirittura che legare due o più TMDC binarie differenti in un materiale monofase fosse assolutamente impossibile".
Per superare questo ostacolo, L'associato di ricerca post-dottorato Ihor Hlova ha utilizzato la macinazione a sfere e la successiva fusione reattiva per combinare TMDC come MoS 2 , WSe 2 , WS 2 , TaS 2 e NbSe 2 . La macinazione a sfere è un processo meccanochimico in grado di esfoliare i materiali stratificati in nanofogli a uno o pochi strati che possono ripristinare ulteriormente le loro disposizioni multistrato mediante rimontaggio.
"L'elaborazione meccanica tratta i TMDC binari come mischiare insieme due mazzi di carte separati, disse Balema. "Sono riordinati per formare architetture eterostrutturate 3-D, un fenomeno senza precedenti osservato per la prima volta nel nostro lavoro".
Il riscaldamento delle eterostrutture 3-D risultanti le porta al limite della loro stabilità, riordina gli atomi all'interno e tra i loro strati, con conseguente solidi monofase che possono a loro volta essere esfoliati, o pelati in singoli strati 2-D simili al grafene, ma con i propri, proprietà sintonizzabili uniche.
"Esame preliminare di proprietà di pochi, composti precedenti non disponibili, si rivela tanto entusiasmante quanto lo sono i risultati sintetici, " aggiunge Vitalij Pecharsky, scienziato senior del laboratorio di Ames e illustre professore di scienza e ingegneria dei materiali. "Molto probabilmente, abbiamo appena aperto le porte alla classe completamente nuova di finemente sintonizzabili, materia quantistica".
