Sciencemag.cz
Doporučujeme
Dichalkogenidy přechodných kovů mají vlastnosti, které se u uhlíkových nanotrubiček nevyskytují, jako je supravodivost a fotovoltaický efekt.
Vědci z Tokijské metropolitní univerzity vytvořili řadu nových jednostěnných nanotrubiček z dichalkogenidů přechodných kovů (TMD) s různým složením, chiralitou (tj. odlišné zrcadlové obrazy) a průměrem. Vycházeli přitom z trubiček nitridu boru, které sloužily jako šablony.
Uhlíková nanotrubička je jedním z největších úspěchů nanotechnologie. Po vzoru uhlíku se vědci snaží připravit obdobné struktury také z jiných materiálů. Nadějné jsou v tomto ohledu dichalkogenidy přechodných kovů, Tyto sloučeniny mají vlastnosti, které se u uhlíkových nanotrubiček nevyskytují, jako je supravodivost a fotovoltaický efekt – schopnost generovat elektrický proud působením světla.
Dosud zde ale existoval problém s přípravou (i pro účely výzkumu, zdaleka nejen z hlediska nějaké masové průmyslové výroby) příslušných struktur. Tyto nanotrubičky se obvykle tvoří v podobě koncentrických vícestěnných struktur, kde každá vrstva může mít jinou chiralitu. Proto je pak např. obtížné zjistit, jaký druh chirality je příčinou konkrétních vlastností.
Tým vedený Yusuke Nakanishim z Tokijské metropolitní univerzity nyní přišel s inovací. Pomocí nanotrubiček z nitridu bóru jako šablony se vědcům podařilo vypěstovat řadu jednostěnných nanotrubiček dichalkogenidů přechodných kovů. Stačilo potřebné prvky přivést v podobě par (poznámka: tj. zřejmě obvyklá metoda chemické depozice z par, CVD).
Výzkumníci takto nejprve připravili jednostěnné nanotrubičky ze sulfidu molybdeničitého (MoS2). Při podrobnějším zkoumání jednotlivých nanotrubiček dokázali rozlišit celou plejádu jednostěnných trubiček různých průměrů a chirality. Změřili i „chirální úhly“ jednotlivých trubiček, které spolu s jejich průměry určují jedinečné chirální struktury.
Ukázalo se, že chirální úhly nanotrubiček jsou rozložené víceméně náhodně; to znamená, že k dispozici je téměř neomezený rozsah možných úhlů, což umožňuje podrobně zkoumat vztah mezi chiralitou a elektrickými (a dalšími) vlastnostmi. Připravit se podařilo také ultratenké trubičky o průměru jen několika nanometrů, které vyrostly uvnitř šablony, nikoliv vně. Mohlo by jít o unikátní platformu pro pozorování kvantově mechanických efektů.
Další výzkum umožnil měnit jak použitý kov, tak i chalkogen. Výzkumníci pak vytvořili nanotrubičky ze selenidu molybdeničitého (MoSe2), selenidu wolframičitého (WS2) a slitiny (poznámka: „alloy“, i když asi bych tyto podvojné sloučeniny za slitiny neoznačoval…?) sulfidu molybdenu a wolframu. Dokonce vyrobili i „janusovské“ nanotrubičky s jedním prvkem na vnější straně a druhým uvnitř (viz obrázek, název podle boha dvou tváří z římské mytologie).
Yusuke Nakanishi et al, Structural Diversity of Single‐Walled Transition Metal Dichalcogenide Nanotubes Grown via Template Reaction, Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202306631
Zdroj: Tokyo Metropolitan University / Phys.org
