Uzyskano duże kawałki materiału 2D

Świat wiąże wielkie nadzieje z dwuwymiarowymi materiałami, takimi jak grafen. Problem jednak m.in. w tym, że dotychczas nie nauczyliśmy się wytwarzać tych materiałów w dużych kawałkach. Teraz może się to zmienić, gdyż kilkunastu naukowców z MIT-u oraz ich koledzy z Chińskiego Uniwerstetu Paliw, Centralnego Południowego Uniwersytetu w Chinach, Narodowego Uniwersytetu Tsing-hua z Tajwanu oraz japońskich Uniwersytetu Saitama i Uniwersytetu Tohoku opracowali metodę produkcji dużych kawałków tellurku molibdenu (MoTe₂). Eksperci sądzą, że ich technologia będzie skuteczna również w przypadku innych materiałów 2D.

Tellurek molibdenu występuje w dwóch formach, może być metalem lub półprzewodnikiem. Kontrolując sposób jego wytwarzania możemy uzyskać pożądaną formę. Nowa metoda korzysta z techniki chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) i pozwala na produkcję płacht o dowolnej grubości i wielkości. Jedynym ograniczeniem jest wielkość komory, w której odbywa się cały proces.

Jednym z zadań, jakie stały przed naukowcami było poradzenie sobie z problemem słabych wiązań w atomach tellurku molibdenu. Oba pierwiastki mają niską tendencję do wchodzenia w interakcje. Uczonym udało się pokonać ten problem poprzez wykorzystanie wieloetapowego osadzania. Rozpoczęli od warstwy czystego molibdenu. Dzięki tej metodzie jest to łatwe, gdyż wystarczy kontrolować jeden materiał, mówi Lin Zhou z MIT-u. Następnie warstwa molibdenu jest utleniana. Cały materiał zostaje usunięty i dodaje się sproszkowany tellur. W temperaturze 700 stopni Celsjusza, w obecności wodoru i argonu jest on przekształcany do fazy gazowej. To zastosowanie wodoru okazało się kluczem do uzyskania jednorodnej warstwy MoTe2. W naszym procesie uzyskujemy duże homogeniczne płachty o wysokiej jakości, dodaje Zhou. Pani Zhou i jej koledzy mają zamiar wypróbować swoją technikę na innych materiałach 2D. Jeśli się ona sprawdzi, zyskamy całą gamę materiałów o interesujących pożytecznych właściwościach.

Vincent Meunier, fizyk z Rensselaer Polytechnic Institute, który nie brał udziału w badaniach grupy Zhou mówi, że jedną z wielu zalet takiego podejścia jest prostota. Technika ta znajdzie wiele zastosowań, gdyż jest elastyczna, skalowalna i pozwala na produkcję makroskopowych płacht o grubości jednego atomu.

tellurek molibdenu osadzanie z fazy gazowej