Esquerda - uma imagem experimental de MoS2 com defeitos resultantes da exposição ambiental (obtida pelo microscópio de varredura por tunelamento STM), meio - os resultados da simulação da imagem STM, direita - o modelo da estrutura atômica da camada. Crédito:NUST MISIS
Pela primeira vez, uma equipe internacional de cientistas da NUST MISIS, a Academia Húngara de Ciências, a Universidade de Namur (Bélgica), e o Instituto de Pesquisa da Coréia para Padrões e Ciência detalhou as mudanças estruturais do dissulfeto de molibdênio bidimensional sob impacto ambiental de longo prazo. Os novos dados estreitam o escopo de seu potencial de aplicação em microeletrônica e, ao mesmo tempo, abrem novas perspectivas para o uso de materiais bidimensionais como catalisadores. Os resultados da pesquisa foram publicados na revista científica internacional Química da Natureza .
Bissulfeto de molibdênio (MoS 2 ) é considerado promissor para uma variedade de dispositivos microeletrônicos, como detectores de alta frequência, retificadores e transistores, portanto, equipes de pesquisa em todo o mundo estão estudando ativamente seu formato bidimensional, MoS 2 nanofilme. Contudo, o novo estudo demonstra que quando este material bidimensional é significativamente oxidado no ar, ele se transforma em outra conexão.
Qualquer dispositivo eletrônico usando MoS 2 sem a proteção adequada, pararia de funcionar de forma relativamente rápida. Para usar MoS 2 em microeletrônica, os dispositivos teriam que ser encapsulados.
"Pela primeira vez, conseguimos provar experimentalmente que um dissulfeto de molibdênio de camada única se degrada fortemente em condições ambientais, oxidando e se transformando em uma solução sólida MoS 2-x Boi, . As funções de um semicondutor bidimensional sem defeitos e perdas podem ser implementadas com disselenetos de molibdênio, outro material com estrutura semelhante, "disse Pavel Sorokin, chefe da equipe de pesquisa e pesquisador líder do Laboratório de Nanomateriais Inorgânicos da NUST MISIS.
Nos experimentos, camadas bidimensionais de dissulfeto de molibdênio, obtido a partir da estratificação de cristais de dissulfeto de molibdênio por ultrassom, foram mantidos em condições ambientais em temperatura ambiente normal e iluminação por longos períodos (mais de 18 meses), durante o qual os cientistas observaram as mudanças na estrutura de sua superfície.
"Graças ao uso da microscopia de tunelamento, fomos capazes de rastrear as mudanças estruturais dos cristais de dissulfeto de enxofre bidimensional em nível atômico durante a exposição de longo prazo às condições ambientais. Descobrimos que o material anteriormente considerado estável está, na verdade, sujeito à oxidação espontânea, mas ao mesmo tempo, a estrutura cristalina original do MoS 2 monocamadas retêm formações de MoS 2-x Soluções sólidas de ox. Nossas simulações nos permitiram propor um mecanismo de formação de tais soluções sólidas, e os resultados dos cálculos teóricos estão em total concordância com nossas medições experimentais, "disse Zakhar Popov, um dos co-autores do estudo e pesquisador sênior do Laboratório de Nanomateriais Inorgânicos NUST MISIS.
"A segunda descoberta chave do estudo é o novo material em que a monocamada de dissulfeto de molibdênio se transforma é um cristal bidimensional de uma solução sólida MoS 2-x Boi, que é um catalisador eficaz para processos eletromecânicos, "concluiu Sorokin.
