Nieuwe studie visualiseert platina doping op ultradunne 2D -materiaal met atoomprecisie

Een populair 2D -actief materiaal, molybdeen disulfide (MOS₂), kreeg net een platina -upgrade op een atomair niveau. Een studie onder leiding van onderzoekers van de University of Wenen en Wenen University of Technology Embedded Individual Platinum (PT) atomen op een ultrathijn MOS₂ Monolayer en voor het eerst aangetoond dat hun exacte posities in het rooster met atomaire precisie.

De studie, gepubliceerd in het dagboek Nano lettersheeft deze prestatie bereikt met een innovatieve aanpak die gerichte defectcreatie in de MO’s integreert₂ Monolaag, gecontroleerde platina-depositie en een high-contrast computationele microscopische beeldvormingstechniek-PTYCHOGRAFIE.

De onderzoekers zijn van mening dat deze nieuwe strategie voor ultra-nauwkeurige doping en mapping nieuwe paden biedt voor het begrijpen en engineren van atoomschaalfuncties in 2D-systemen.

2d Monolayer Mos₂een intrinsieke directe band gap halfgeleider, dankzij de grote oppervlakte-volume-verhouding, heeft bijzondere aandacht gekregen en wordt wijdverbreid onderzocht als de actieve component in katalysatoren en gassensoren van de volgende generatie. Het potentieel ervan wordt echter beperkt door de inherente chemische inertie van het platte oppervlak, wat de katalytische activiteit aanzienlijk beperkt.

Studies hebben aangetoond dat materiële engineeringstrategieën, zoals substitutionele doping – een enkel heteroatoom vervangt een of meer roosteratomen – een eenvoudige en effectieve methode kunnen zijn om dit probleem te overwinnen. Deze techniek van materiaalontwerp creëert actieve centra op het materiaaloppervlak dat fungeert als kleine chemische reactoren waar reactanten combineren, of gasmoleculen kunnen opmeren op vooraf bepaalde locaties.

Substitutie op zwavel (s) plaatsen in MOS₂ is aangetoond voor meer dan de helft van het periodiek systeem, maar de bevestiging van atoomschaal op waar en waar de substituties optreden, blijft beperkt.

Hoewel theoretische voorspellingen PT-substitutie sterk ondersteunen als een middel om katalytisch actieve sites te creëren en detectiemogelijkheden te stimuleren, is experimentele verkenning van PT-gedoteerde MO’s₂ is minimaal geweest.

De onderzoekers van deze studie hebben hun driestapsproces gestart om PT op te nemen en in kaart te brengen op een 2D MOS₂ oppervlak met defect engineering.

Ze bestraalden het oppervlak van het materiaal met een stroom van low-energy heliumionen om gecontroleerde microscopische defecten te produceren in de vorm van atomaire vacatures voor de PT-atomen om te bezetten.

De tweede stap omvatte het verdampen van PT -atomen op de monsters en vullen de gecreëerde vacatures in. De volgende stap was het detecteren van de exacte locatie van doping.

Aangezien conventionele microscopische technieken vaak geen onderscheid maken tussen verschillende soorten defecten, kozen de onderzoekers voor single-side band ptychografie (SSB), een beeldvormingsmethode met hoge resolutie en hoog contrast die afhankelijk is van elektronendiffractiepatronen.

Met behulp van SSB konden de onderzoekers zowel de doteermiddelen als verontreinigingen zoals koolstof vaststellen. De resultaten onthulden dat PT -atomen bij voorkeur zwavel -vacaturesites bezetten, met meer dan 80% van de opgenomen atomen bij V_1s Defecten, terwijl de resterende atomen zich vestigden op V_2s (12%) en V_Mo (8%) sites. Eenmaal opgenomen op MOS₂de PT -atomen vertoonden een hoge stabiliteit, zelfs bij kamertemperatuur.

De studie heeft met succes de mogelijkheid aangetoond om materialen op atomair niveau te ontwikkelen, met nieuwe wegen voor designer functionele materialen.

Voor u geschreven door onze auteur Sanjukta Mondalbewerkt door Sadie Harleyen feiten gecontroleerd en beoordeeld door Robert Egan– Dit artikel is het resultaat van zorgvuldig menselijk werk. We vertrouwen op lezers zoals jij om onafhankelijke wetenschapsjournalistiek levend te houden. Als deze rapportage voor u belangrijk is, overweeg dan een schenking (vooral maandelijks). Je krijgt een advertentievrij account als een bedankje.