Международная группа исследователей придумала способ, как производить в больших количествах непредсказуемый и трудно поддающийся контролю материал, который может повлиять на охрану окружающей среды, энергию и бытовую электронику – дисульфид молибдена (MoS2), сообщает портал Phys.org.
Дисульфид молибдена, обладающий огромным потенциалом для множества применений в хранении энергии, водоочистке, газовой, химической и световой чувствительности, является очень перспективным материалом, но высокая стоимость его получения и проблемы при изготовлении сдерживают широкое применение MoS2.
«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 Техасского университета в Остине, профессор кафедры машиностроения Уокерской школы инженерии Кокрелла и Техасского института материалов. Фан и исследовательская группа создали метод, позволяющий в больших объемах изготавливать тонкие наноленты из MoS2. Раньше исследователям удавалось изготавливать данный материал лишь в небольших количествах, произвольно прикрепляя его к кремниевым субстратам. Это ограничивало использование MoS2, а когда он был прикреплен к подложке, манипулировать им было очень сложно.
Исследовательская группа создала «самостоятельную» версию MoS2 в форме порошка, которую можно диспергировать в растворах для различных применений, в первую очередь для очистки воды. Юнь Хуанг, аспирант и соавтор разработки, сказал, что их процесс удешевил стоимость изготовления грамма MoS2 в 3 тысячи раз по сравнению с предыдущими опубликованными исследованиями.
По словам Фана, удаление из воды ртути является одним из самых эффективных применений MoS2. Исследование, проведенное в 2016 году Геологической службой США, показало, что загрязнение ртутью широко распространено в западной части Соединенных Штатов на различных сферах: в воздухе, почве, отложениях, растениях, рыбе и диких животных. 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, получая ртуть по пищевой цепи от более мелких организмов.
При введении в воду порошковая 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. MoS2 также имеет потенциал в качестве компонента для изготовления микропроцессоров, которые обещают предоставить гораздо более высокие скорости вычислений по сравнению с современными устройствами. А еще дисульфид молибдена мог бы служить недорогим катализатором для производства водородного топлива из воды.
Создание MoS2 – непростая задача, которая заключается в правильном добавлении серы к трансформированному исходному материалу. Разделение этого процесса на два этапа – сначала сульфуризация при низкой температуре, а затем ее повышение – представляло собой одно из ключевых нововведений в улучшении управляемости процесса изготовления MoS2. Предыдущие эксперименты по созданию нанолент MoS2 позволяли получать только микроскопическое количество материала. Тем не менее, исследователи уже умеют получать «полную ложку» нанолент MoS2 за один синтез, и, по их словам, нет никаких препятствий, сдерживающих масштабирование процедуры для изготовления большего количества материала.
Дисульфид молибдена относится к классу двухмерных материалов, которые в последнее время привлекают большое внимание исследователей. Это тонкие, гибкие и надежные полупроводники, что делает их ценными в качестве компонентов датчиков для всего – от кардиомониторов до детекторов загрязняющих веществ.
