El método de los investigadores les permite crear una cantidad mucho mayor de MoS 2 a un costo menor. Crédito:Universidad de Texas en Austin.
Un equipo internacional de investigadores ha encontrado una manera de refinar y producir de manera confiable un material impredecible y difícil de controlar que podría afectar la conservación del medio ambiente. energía y electrónica de consumo.
El material, Disulfuro de molibdeno (MoS 2 ), tiene un enorme potencial para numerosas aplicaciones en almacenamiento de energía, tratamiento de aguas, gas, detección química y de luz. Pero los altos costos y los desafíos de fabricación han frenado un uso más amplio.
"Hay muchas formas diferentes de fabricar este material, pero nadie ha podido hacerlo en una dimensión controlada y sintonizable en grandes cantidades, en un bajo costo, moda reproducible, "dijo Donglei (Emma) Fan, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica Walker de la Escuela de Ingeniería Cockrell y en el Instituto de Materiales de Texas.
Como se informó en Materiales avanzados , Fan y el equipo de investigación han creado un método para fabricar nanocintas delgadas de MoS 2 a gran escala. Previamente, los investigadores solo han podido fabricar el material en pequeñas cantidades, unido al azar a sustratos de silicio. Esto limitó el uso del material, y cuando se unió al sustrato se volvió muy difícil de manipular.
El equipo de investigación creó una versión independiente de MoS 2 en forma de polvo que se puede dispersar en soluciones para varias aplicaciones diferentes, más notablemente tratamiento de agua. Yun Huang, estudiante de posgrado y primer autor del trabajo, dijo que su proceso ha reducido el costo de fabricar un gramo del material en 3, 000 veces, en comparación con investigaciones publicadas anteriormente centradas en la producción de MoS 2 nanocintas.
Eliminar el elemento peligroso mercurio del agua representa uno de los usos más impactantes del MoS 2 , Fan dijo. Un estudio de 2016 dirigido por el Servicio Geológico de EE. UU. Encontró que la contaminación por mercurio está generalizada en varios niveles en todo el oeste de los Estados Unidos. en aire, tierra, sedimento, plantas peces y vida silvestre. Los niveles altos de mercurio pueden provocar daño cerebral y renal, especialmente en personas más jóvenes. Aparte del agua contaminada, los seres humanos están más expuestos a los problemas de mercurio al comer pescado, que pueden acumular altas concentraciones del elemento en sus cuerpos a medida que consumen otros organismos que han estado expuestos.
Cuando se introduce en agua en forma de polvo, la versión del equipo de MoS 2 se puede dispersar con la capacidad de absorber mercurio y eliminarlo del agua. Ya existen varios métodos para eliminar el mercurio del agua, pero con estas nuevas capacidades de fabricación a gran escala y de bajo costo, MoS 2 lo convierte en una fuerte solución alternativa.
“Este es un material atractivo porque tiene propiedades únicas para diversas aplicaciones con potencial de cambiar la vida de las personas. Pudiendo fabricar el material con dimensiones controladas y en gran cantidad, ensamblarlo e integrarlo con dispositivos prefabricados trae MoS 2 un paso más hacia las aplicaciones prácticas, no solo quedarse en el laboratorio, "Dijo Fan.
MoS 2 también tiene potencial como componente en microprocesadores basados en luz, que ofrecen la promesa de velocidades informáticas mucho más rápidas que los dispositivos actuales. Y podría servir como catalizador de bajo costo para generar combustible de hidrógeno a partir del agua.
Creando MoS 2 es un desafío. Viene de agregar azufre a un material "precursor" transformado. Dividir este proceso en dos pasos, primero realizar la sulfuración a una temperatura más baja y luego aumentar el calor, representó una de las innovaciones clave en la fabricación de MoS 2 más controlable.
Experimentos previos que hacen MoS 2 las nanocintas solo han podido crear una cantidad microscópica del material. Sin embargo, los investigadores pueden obtener una "cuchara llena" de MoS 2 nanocintas con una sola síntesis, y los investigadores dicen que no hay barreras para frenar la ampliación del procedimiento para crear mayores cantidades del material.
MoS 2 es parte de una clase de materiales 2-D que últimamente ha recibido mucha atención por parte de los investigadores. Son delgadas semiconductores flexibles y capaces, rasgos que los hacen valiosos como parte de sensores para todo, desde monitores cardíacos hasta detectores de emisiones contaminantes.
