Dicalcogenuros de metales de transición en capas o TMDC, materiales compuestos de nanocapas metálicas intercaladas entre otras dos capas de calcógenos, se han vuelto extremadamente atractivos para la comunidad de investigadores debido a su capacidad para exfoliarse en capas individuales bidimensionales. Similar al grafeno, no solo conservan algunas de las propiedades únicas del material a granel, pero también demuestran un comportamiento semiconductor de brecha directa, excelente actividad electrocatalítica y fenómenos cuánticos únicos como las ondas de densidad de carga (CDW).
Generar TMDC de elementos complejos de múltiples principios esenciales para el desarrollo futuro de nuevas generaciones de cuánticos, electrónico, y los materiales de conversión de energía son difíciles.
"Es relativamente sencillo hacer un material binario a partir de un tipo de metal y un tipo de calcógeno, ", dijo el científico principal del laboratorio Ames, Viktor Balema." Una vez que intente agregar más metales o calcógenos a los reactivos, combinarlos en una estructura uniforme se convierte en un desafío. Incluso se creía que la aleación de dos o más TMDC binarios diferentes en un material de una sola fase es absolutamente imposible ".
Para superar este obstáculo, El asociado de investigación postdoctoral Ihor Hlova utilizó el molino de bolas y la fusión reactiva posterior para combinar TMDC como MoS 2 , WSe 2 , WS 2 , TaS 2 y NbSe 2 . El molino de bolas es un proceso mecanoquímico capaz de exfoliar materiales en capas en nanohojas de una o pocas capas que pueden restaurar aún más sus arreglos de múltiples capas mediante el reapilado.
"El procesamiento mecánico trata los TMDC binarios como si se mezclaran dos mazos de cartas separados, dijo Balema. "Se reordenan para formar arquitecturas heteroestructuradas en 3D, un fenómeno sin precedentes observado por primera vez en nuestro trabajo".
El calentamiento de las heteroestructuras tridimensionales resultantes las lleva al límite de su estabilidad, reordena los átomos dentro y entre sus capas, dando como resultado sólidos monofásicos que a su vez pueden exfoliarse, o pelado en capas simples 2-D similares al grafeno, pero con los suyos, propiedades sintonizables únicas.
"Examen preliminar de las propiedades de unos pocos, compuestos no disponibles anteriormente, resulta tan emocionante como los resultados sintéticos, ", añade el científico principal del laboratorio Ames y profesor distinguido de ciencia e ingeniería de materiales, Vitalij Pecharsky." Muy probablemente, acabamos de abrir las puertas a la clase completamente nueva de finamente sintonizable, materia cuántica ".
