El estudio detalla por qué la formación de disulfuro de molibdeno 2D aumenta rápidamente a partir de la sal

Saltar hacia adelante en una fila es de mala educación, pero a veces es aceptable. Especial para la sal.

El teórico del Laboratorio de Materiales de la Universidad de Rice, Boris Jacobson, explica por qué está dando seguimiento a un estudio de 2018 que mostró cómo sal Simplifica la formación de un valor bidimensional disulfuro de molibdeno (MoS₂) con un análisis de los principios iniciales del proceso, puede perfeccionarlo aún más.

El estudio teórico de Jakobson y sus colegas Jincheng Lei, Yu Xie y Alex Kutana, todos graduados de su laboratorio, y la investigadora Ksenia Bets, muestra mediante la simulación de energías a nivel atómico por qué la sal, en particular la sal yodada, reduce la temperatura de reacción en Deposición de vapor químico (CVD) horno necesario para la formación de MoS₂.

Lo hace al ayudar a omitir algunos de los pasos y evitar las barreras de alta energía en el crecimiento de CVD convencional para producir más MoS.₆Introducción básica a 2D MoS₂.

sus estudios en Revista de la Sociedad Química Estadounidense Concéntrese en cómo la sal reduce las barreras de activación para mejorar el sulfato de oxihaluro de molibdeno, la materia prima gaseosa en MoS₂ cristalizar.

MoS₂ Es un compuesto natural conocido a granel como molibdenita, y en forma 2D muy deseable por sus propiedades semiconductoras, que prometen avances en aplicaciones electrónicas, optoelectrónicas, electrónicas, catalíticas y médicas. Pero 2D MoS₂ Todavía es difícil de fabricar en cantidades comerciales.

El equipo de Rice se metió en la refriega por primera vez cuando laboratorios en Singapur, China, Japón y Taiwán usaron sal para crear una «biblioteca» de materiales 2D que recopilan metales de transición y calcógenos. Por qué funcionó tan bien fue un misterio, lo que los llevó a llamar la experiencia del laboratorio de diseño de materiales de Yakobson, incluso solo teoría, desde cero.

Sus modelos integrales muestran que, si bien los laboratorios internacionales han utilizado sales de cloruro para crear su biblioteca de materiales, las sales de yoduro que normalmente se encuentran en las mesas de la cocina son mejores para acelerar la síntesis de MoS.₂.

“La síntesis rápida y a gran escala es esencial para la aplicación a gran escala de MoS₂, «me dijo.» Estudiamos cuidadosamente todo el proceso de crecimiento, con la esperanza de mejorarlo tanto como sea posible. Resulta que simplemente cambiando el cloruro a yoduro, uno puede sintetizar MoS₂ Mucho más rápido mientras que a temperaturas más bajas para crecer. «

Esto ocurre cuando la sal y el precursor forman un eutéctico, que es una mezcla de sustancias que se funden y solidifican a una temperatura por debajo de los puntos de fusión de los componentes.

«Habiendo demostrado que la síntesis asistida por sal ayuda al crecimiento de muchos más compuestos TMD (dicalcogenuros de metales de transición) de lo que era posible anteriormente y mejorando notablemente las condiciones de crecimiento para los sintetizados previamente, quedó claro que había algo especial en este proceso». apuestas dijo.

«Algunos grupos experimentales han intentado realizar más investigaciones, pero observar la estructura molecular de la fase gaseosa en condiciones de crecimiento no es una tarea fácil», dijo. “Hasta entonces, no puedes ver la imagen completa.

“Fuimos muy meticulosos, seguimos el trabajo de Jincheng en el mecanismo MoS tradicional₂ crecimiento. Simulamos todas las partes del proceso, desde el azufre hasta el crecimiento de cristales en 2D. Este enfoque integral ha valido la pena”.

En las simulaciones, el equipo de Rice observó directamente todo el proceso de azufre a medida que los átomos de oxígeno y cloro fueron reemplazados gradualmente por azufre en MoO.₂cl₂Una introducción común, en condiciones de enfermedad cardiovascular.

El laboratorio dijo que el efecto eutéctico puede ser un fenómeno común en la síntesis de CVD de monocapas de calcogenuro 2D y, por lo tanto, merece un estudio continuo.