Neutralizando a falta de homogeneidade eletrônica em MoS₂ a granel clivado
A ilustração mostra o MoS2 estrutura reticular (verde:Mo, amarelo:S). O material após a clivagem é mostrado em primeiro plano, a superfície é irregular e a estrutura eletrônica da superfície medida é heterogênea (mapa colorido). No verso está o material clivado após exposição ao hidrogênio atômico (representado pelas bolas brancas). A estrutura eletrônica da superfície medida, mostrada no mapa, é mais homogênea. Crédito:Martin Künsting/HZB Dissulfeto de molibdênio (MoS2 ) é um material altamente versátil que pode funcionar, por exemplo, como sensor de gás ou como fotocatalisador na produção de hidrogênio verde. Embora a compreensão de um material geralmente comece pela investigação de sua forma cristalina, para MoS2 muito mais estudos foram dedicados a nanofolhas mono e de poucas camadas.
Os poucos estudos conduzidos até agora mostram resultados diversos e irreprodutíveis para as propriedades eletrônicas do MoS a granel clivado2 superfícies, destacando a necessidade de um estudo mais sistemático.
A Dra. Erika Giangrisostomi e sua equipe do HZB realizaram um estudo sistemático na estação final LowDosePES da fonte de luz BESSY II. Eles utilizaram a técnica de espectroscopia de fotoelétrons de raios X para mapear as energias dos elétrons no nível central em extensas áreas de superfície de MoS2 amostras. Usando este método, eles foram capazes de monitorar as mudanças nas propriedades eletrônicas da superfície após clivagem in situ em ultra-alto vácuo, recozimento e exposição ao hidrogênio atômico e molecular.
Os resultados deste estudo apontam para duas conclusões principais. Em primeiro lugar, o estudo revela inequivocamente variações e instabilidades consideráveis nas energias dos electrões para as superfícies recentemente clivadas, demonstrando como é fácil chegar a resultados diversos e irreprodutíveis. Em segundo lugar, o estudo mostra que o tratamento com hidrogénio atómico à temperatura ambiente é notavelmente eficaz na neutralização da falta de homogeneidade e instabilidade electrónica da superfície.
Isto é racionalizado pela capacidade dos átomos de hidrogênio de aceitar ou doar um elétron, e exige caracterizações adicionais das propriedades funcionais do material hidrogenado. “Nossa hipótese é que o hidrogênio atômico ajuda a reorganizar as lacunas de enxofre e o excesso de átomos de enxofre, produzindo uma estrutura mais ordenada”, diz Erika Giangrisostomi.
Este estudo marca um passo fundamental na investigação de MoS2 . Devido ao uso extensivo de MoS2 em todos os tipos de aplicações, os resultados desta pesquisa têm potencial para atingir um amplo público nas áreas de eletrônica, fotônica, sensores e catálise.
O estudo foi publicado na revista Advanced Materials Interfaces .
Mais informações: Erika Giangrisostomi et al, Inomogeneidade do MoS2 a granel clivado e compensação de seus desequilíbrios de carga por tratamento com hidrogênio à temperatura ambiente, Interfaces de materiais avançados (2023). DOI:10.1002/admi.202300392 Fornecido pela Associação Helmholtz de Centros de Pesquisa Alemães
