Ученые ТПУ разработали новый метод обработки MoS2 с помощью мощного лазера

Команда исследователей из TERS-Team Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий предложила новый способ обработки материала дисульфида молибдена, MoS2, — перспективного материала для катализа, оптоэлектроники и энергетики.

С помощью мощного лазера они создали дефекты в структуре материала, что позволяет наносить серебряные частицы на поверхность без использования дополнительных веществ и получать материал с высокой каталитической активностью. Этот модифицированный материал далее можно использовать для разработки высокопроизводительных 2D-полупроводников.

Исследование получило поддержку в рамках программы «Приоритет 2030» Минобрнауки России. Результаты работы ученых опубликованы в Journal of Colloid and Interface Science.

Использование солнечной энергии является одним из наиболее подходящих решений для поиска альтернативных и доступных источников возобновляемой энергии. Она может быть преобразована с помощью фотокатализа и сохранена в виде химических соединений для последующего использования. На данный момент, ученым предстоит найти материалы с наилучшей фотокаталитической активностью.

Дисульфид молибдена представляет собой двумерный материал, толщина которого гораздо меньше размера слоя. Благодаря этому, он может поглощать свет в широком спектре солнечной радиации из-за узкой запрещенной зоны. Серебро (Ag), в свою очередь, является хорошим катализатором. Комбинация этих двух материалов обеспечивает синергетический эффект: MoS2 выступает в качестве каталитической платформы, а Ag усиливает поглощение света и перенос электронов.

Исследователи из Томского политехнического университета разработали новый метод нанесения серебряных частиц на поверхность многослойного дисульфида молибдена с использованием лазерного облучения. Они обнаружили, что после погружения обработанного лазером дисульфида молибдена в нитрат серебра происходит восстановление частиц серебра на облученных областях MoS2.

Как рассказал инженер Чан Туан Хоанг из Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий, лазерная обработка создает дефекты в материале с помощью масштабируемого подхода. Дефекты обладают более высокой химической активностью по сравнению с кристаллической структурой и позволяют восстанавливать наночастицы серебра без внешних стимулов, таких как фотоны или химические вещества. Такой процесс не происходит для необработанного MoS2. Это упрощает технологию и повышает эффективность процесса. Для изучения фотокаталитической эффективности материала ученые использовали модельную молекулу пара-нитротиофенола и обнаружили, что фотокаталитическая эффективность структуры MoS2/Ag близка к 100%, в то время как для наночастиц серебра она составляет всего 35%.

В ходе экспериментов ученые изучали механизм лазерного облучения MoS2 с помощью непрерывного лазера.

Выяснилось, что процесс лазерной обработки является фототермическим. Температура и результат обработки сильно зависят от выбора подложки. Полученные результаты позволяют более глубоко понять светоиндуцированную модификацию свойств MoS2 и предлагают новый способ управления его химической активностью в определенных областях. Понимание механизмов процесса на микроскопическом уровне позволит повысить его эффективность и разработать методы масштабирования. Об этом сообщил руководитель проекта, профессор Рауль Родригес из Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий.

Ученые планируют более детально изучить механизм лазерного фототермического нагрева и его влияние на свойства материалов. Они также планируют исследовать различные комбинации 2D-материалов и металлов при лазерной обработке, а также рассмотреть возможность применения данного метода в других каталитических процессах и отраслях.

16.11.2023


Подписаться в Telegram



Хайтек

Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу
Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу

Сильно взаимодействующие системы играют важную...

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
NatMat: Ученые из университета Райса нашли отличную альтернативу ферроэлектрикам
NatMat: Ученые из университета Райса нашли отличную альтернативу ферроэлектрикам
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит

Новости компаний, релизы

Ученые ТПУ выяснили, что заболевания ЦНС за последние 30 лет вышли на первое место по влиянию на здоровье населения
Физики СПбГУ и Института проблем машиноведения РАН улучшили ударопрочные характеристики нержавеющей стали
КВЗ принимает заявки на целевое обучение в проект «Крылья Ростеха»
В Петербурге снизилось количество разрушающих озоновый слой газов
Синергия виртуального сервера и облака: преимущества облачных VPS и VDS