Этот материал, дисульфид молибдена (MoS2), обладает огромным потенциалом для множества применений в хранении энергии, водоочистке, газовой, химической и световой чувствительности. Но высокая стоимость и проблемы с производством сдерживают более широкое использование.
«Есть много разных способов изготовления этого материала, но никто еще не смог изготавливать его в контролируемых и настраиваемых размерах в больших количествах, дешевым, воспроизводимым способом», – сказал Донглей (Эмма) Фан, сотрудник. профессор кафедры машиностроения Уокерской школы инженерии Кокрелла и Техасского института материалов.
Как сообщается в Advanced Materials, Фан и исследовательская группа создали метод изготовления тонких нанолент из MoS2 в больших масштабах. Раньше исследователям удавалось изготавливать материал только в небольших количествах, случайным образом прикрепляя его к кремниевым подложкам. Это ограничивало использование материала, и когда он был прикреплен к подложке, манипулировать им стало очень сложно.
Исследовательская группа создала автономную версию MoS2 в форме порошка, которую можно диспергировать в растворах для различных применений, в первую очередь для очистки воды. Юнь Хуанг, аспирант и первый автор работы, сказал, что их процесс сократил стоимость производства грамма материала в 3000 раз по сравнению с предыдущими опубликованными исследованиями, посвященными производству нанолент MoS2.
Удаление опасного элемента ртути из воды представляет собой одно из самых эффективных применений MoS2, сказал Фан. Исследование, проведенное в 2016 г.S. Геологическая служба обнаружила, что загрязнение ртутью широко распространено на разных уровнях на западе США, в воздухе, почве, отложениях, растениях, рыбе и дикой природе. Высокий уровень ртути может привести к повреждению мозга и почек, особенно у молодых людей.
Помимо загрязненной воды, люди больше всего подвергаются воздействию ртути при употреблении в пищу рыбы, которая может накапливать высокие концентрации этого элемента в их организме, поскольку они потребляют другие организмы, которые подверглись воздействию.
При введении в воду в виде порошка версия MoS2, разработанная командой, может быть диспергирована с возможностью всасывания ртути и удаления ее из воды. Уже существует несколько методов удаления ртути из воды, но с этими новыми низкозатратными и крупномасштабными производственными возможностями MoS2 представляет собой сильное альтернативное решение.
«Это привлекательный материал, потому что он обладает уникальными свойствами для различных применений, которые могут изменить жизнь людей. «Возможность изготавливать материал с контролируемыми размерами и в большом количестве, собирать его и интегрировать с готовыми устройствами делает MoS2 на шаг ближе к практическим применениям, а не просто на работе в лаборатории», – сказал Фан.
MoS2 также имеет потенциал в качестве компонента легких микропроцессоров, которые обещают гораздо более высокие скорости вычислений по сравнению с современными устройствами. И он может служить недорогим катализатором для производства водородного топлива из воды.
Создание MoS2 – непростая задача. Это происходит из-за добавления серы в преобразованный материал "предкурсор".
Разделение этого процесса на два этапа – сначала выполнение сульфуризации при более низкой температуре, а затем повышение температуры – стало одним из ключевых нововведений в повышении управляемости MoS2.
Предыдущие эксперименты по созданию нанолент MoS2 позволили создать только микроскопическое количество материала. Тем не менее, исследователи могут получить «полную ложку» нанолент MoS2 за один синтез, и исследователи говорят, что нет никаких препятствий для сдерживания масштабирования процедуры для создания большего количества материала.
MoS2 является частью класса 2D-материалов, которые в последнее время привлекают большое внимание исследователей.
Это тонкие, гибкие и функциональные полупроводники, которые делают их ценными в качестве компонентов датчиков для всего, от кардиомониторов до детекторов выбросов загрязняющих веществ.