Пресс-центр
«Декорирование» серебром позволяет улучшать свойства 2D-материалов
Национальный исследовательский Томский политехнический университет (г. Томск), 20.09.2023
Дата публикации: 28.09.2023
Ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха разработали эффективный способ «декорирования» краев нанолент из диселенида вольфрама – перспективного двумерного материала. Для этого они применили нитрат серебра, частицы которого нанесли на поверхность нанолент и обработали лазером. Данный метод позволяет управлять свойствами 2D-материалов и создавать на их основе катализаторы, а в будущем применять и в оптоэлектронике.
Исследование проводилось при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Communications Chemistry (Q1; IF:7,2).
Применение металлических наночастиц является перспективным в фотокатализе, сенсорике и оптоэлектронике. Они позволяют усиливать взаимодействие света с веществом, стимулируют оптоэлектронный отклик и улучшают фотокаталитические характеристики 2D-материалов. Однако, ранее наночастицы осаждались на плоскость двумерных слоев, что нарушало их кристаллическую структуру.
Ученые научной группы TERS-Team Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий разработали новый подход к созданию гетероструктур. Он заключается в фотоиндуцированном «декорировании» наночастицами краев двумерных материалов, а не плоскости. В рамках исследования ученые работали с диселенидом вольфрама. Это перспективное неорганическое соединение, относящееся к классу 2D-материалов. Он представляет собой тонкую структуру из нескольких атомных слоев и является полупроводником, что позволяет использовать его как основу электронных устройств. Поскольку край слоя являются активным центром для каталитической реакции и переноса электронов, нанесение металлических наночастиц селективно на краях 2D-материалов упрощает процесс переноса электронов и повышает эффективность в катализе, электронике и оптоэлектронике.
«Мы нанесли на поверхность нанолент из диселенида вольфрама нитрат серебра и обработали его лазером. Обнаружили, что присутствие диселенида вольфрама является ключевым фактором для восстановления ионов серебра до металлического серебра. Это происходит благодаря хорошему поглощению света селенида вольфрама. В результате формируются наночастицы серебра со средним размером 32 нанометра. Наш метод является простым и позволяет осаждать металлические наночастицы выборочно на краях нанолент на основе селенида вольфрама, а также, вероятно, и других 2D-материалов, таких как графен, дисульфид вольфрама, дисульфид молибдена», — поясняет соавтор статьи, инженер Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Чан Туан Хоанг.
В процессе исследования изучались зависимость формирования наночастиц от параметров лазерного излучения, механизм их осаждения, а также фотокаталитическая активность полученных структур.
Предложенный метод «декорирования» с помощью лазера можно использовать совместно с другими методами и применительно к разным 2D-материалам. Он эффективен для разработки, моделирования, улучшения и исследования сложных микро- и нано- свойств материалов и систем.
«Поскольку частицы осаждаются на края, то структура самих нанолент не «портится». Серебряные наночастицы обладают способностью взаимодействовать со светом таким образом, что они действуют как наноразмерные источники света. Это свойство открывает возможность использовать их для создания фототранзисторов и эффективных каталитических систем», — резюмирует профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха Рауль Родригес.
Источник: Пресс-служба ТПУ
