Сотрудники химического факультета и факультета наук о материалах МГУ имени М.В. Ломоносова вместе с иностранными коллегами обнаружили, что двумерные листы теллурида кадмия могут самопроизвольно сворачиваться в нанотрубки, что может найти применение в электронике и фотонике. Результаты исследования были опубликованы в высокорейтинговом журнале Chemistry of Materials. Об этом сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру».
В ходе работы учёные исследовали двумерные полупроводниковые материалы. К ним относятся, например, графен, фосфорен, двумерные слои дисульфида молибдена, двумерные перовскиты — в последнее время они привлекают огромный интерес учёных. Такие материалы представляют собой атомно-тонкие кристаллы с двумерными электронными свойствами. Учёные предполагают, что эти двумерные материалы можно использовать для создания новых приборов.
Изображения просвечивающей электронной микроскопии для двумерных листов теллурида кадмия. На левой панели — исходные листы с плоской формой, на правой — листы после сворачивания в свёртки. В правом верхнем углу дано схематичное изображение свёрнутого листа. . Фото: Роман Васильев/МГУ
Учёные исследовали свойства двумерных листов теллурида кадмия, меняя органические молекулы, которые были «пришиты» к их поверхности и обеспечивали стабильность наночастиц. Для синтеза наночастиц двумерного теллурида кадмия химики использовали коллоидный метод и получили их в колбе. Для этого учёные провели реакцию в органическом растворителе в присутствии поверхностно-активных веществ. Подбирая условия, исследователи смогли добиться роста наночастиц в виде атомно-тонких листов.
Сначала авторы вырастили плоские двумерные листы, покрытые стабилизатором — олеиновой кислотой. Удалось получить размеры листов в сотни нанометров при толщине строго в один нанометр. Затем учёные стали заменять молекулы олеиновой кислоты на другие органические молекулы и анализировать размер, форму получившихся наночастиц, их состав и кристаллическую структуру.
Во время работы они обнаружили, что при использовании специального класса стабилизаторов — тиолов — плоские листы теллурида кадмия свернулись в аккуратные и однородные трубочки. Присоединяясь к поверхности листа, молекулы тиола увеличивают толщину ровно на один монослой (0,15 нанометра) и вызывают механические напряжения, которые приводят к сворачиванию листа в строго определённом кристаллографическом направлении. Сворачивание происходит у всех наночастиц одновременно, и радиус свёртка одинаков для всех наноструктур.