Une équipe internationale de chercheurs a trouvé un moyen d'affiner et de produire de manière fiable un matériau imprévisible et difficile à contrôler qui pourrait avoir un impact sur la conservation de l'environnement, l'énergie et l'électronique grand public.

Le matériel, bisulfure de molybdène (MoS 2 ), détient un potentiel énorme pour de nombreuses applications dans le stockage d'énergie, traitement de l'eau, gaz, détection chimique et lumineuse. Mais les coûts élevés et les défis de fabrication ont freiné une utilisation plus large.

"Il existe de nombreuses façons de fabriquer ce matériau, mais personne n'a encore pu le faire dans une dimension contrôlée et accordable en grande quantité, à petit prix, mode reproductible, " a déclaré Donglei (Emma) Fan, professeur agrégé au département de génie mécanique de la Cockrell School of Engineering et au Texas Materials Institute.

Comme indiqué dans Matériaux avancés , Fan et l'équipe de recherche ont créé une méthode pour fabriquer de minces nanorubans de MoS 2 à grande échelle. Précédemment, les chercheurs n'ont pu fabriquer le matériau qu'en petites quantités, fixé au hasard sur des substrats de silicium. Cela a limité l'utilisation du matériau, et lorsqu'il est attaché au substrat, il est devenu très difficile à manipuler.

L'équipe de recherche a créé une version autonome de MoS 2 sous forme de poudre pouvant être dispersée dans des solutions pour plusieurs applications différentes, notamment le traitement de l'eau. Yun Huang, étudiant diplômé et premier auteur de l'ouvrage, ont déclaré que leur processus a réduit le coût de fabrication d'un gramme du matériau par 3, 000 fois, par rapport aux précédentes recherches publiées axées sur la production de MoS 2 nanorubans.

L'élimination de l'élément dangereux mercure de l'eau représente l'une des utilisations les plus percutantes du MoS 2 , a dit le ventilateur. Une étude menée en 2016 par le U.S. Geological Survey a révélé que la contamination par le mercure est répandue à divers niveaux dans l'ouest des États-Unis, dans les airs, sol, sédiment, les plantes, poissons et faune. Des niveaux élevés de mercure peuvent entraîner des lésions cérébrales et rénales, surtout chez les plus jeunes. En plus de l'eau contaminée, les humains sont les plus exposés aux problèmes de mercure en mangeant du poisson, qui peuvent accumuler des concentrations élevées de l'élément dans leur corps en consommant d'autres organismes qui ont été exposés.

Lorsqu'il est introduit dans l'eau sous forme de poudre, la version de MoS de l'équipe 2 peut être dispersé avec la capacité d'aspirer le mercure et de le retirer de l'eau. Il existe déjà plusieurs méthodes pour éliminer le mercure de l'eau, mais avec ces nouvelles capacités de fabrication à faible coût et à grande échelle, MoS 2 constitue une solution alternative solide.

"C'est un matériau attrayant car il possède des propriétés uniques pour diverses applications susceptibles de changer la vie des gens. Être capable de fabriquer le matériau avec des dimensions contrôlées et en grande quantité, l'assembler et l'intégrer avec des appareils préfabriqués apporte MoS 2 un pas de plus vers les applications pratiques, pas seulement rester au labo, ", a déclaré Fan.

MoS 2 a également un potentiel en tant que composant dans les microprocesseurs basés sur la lumière, qui offrent la promesse de vitesses de calcul beaucoup plus rapides par rapport aux appareils d'aujourd'hui. Et il pourrait servir de catalyseur à faible coût pour produire de l'hydrogène à partir de l'eau.

Création de MoS 2 est un défi. Il provient de l'ajout de soufre à un matériau "pré-curseur" transformé. Diviser ce processus en deux étapes - effectuer d'abord la sulfuration à une température plus basse, puis augmenter la chaleur - a représenté l'une des innovations clés dans la fabrication de MoS. 2 plus contrôlable.

Expériences précédentes de fabrication de MoS 2 les nanorubans n'ont pu créer qu'une quantité microscopique du matériau. Cependant, les chercheurs sont en mesure d'obtenir une "cuillère pleine" de MoS 2 nanorubans à une seule synthèse, et les chercheurs affirment qu'il n'y a aucun obstacle à l'intensification de la procédure pour créer de plus grandes quantités de matériau.

MoS 2 fait partie d'une classe de matériaux 2-D qui ont reçu beaucoup d'attention de la part des chercheurs ces derniers temps. Ils sont minces, semi-conducteurs flexibles et performants, caractéristiques qui les rendent précieux dans le cadre de capteurs pour tout, des moniteurs cardiaques aux détecteurs d'émissions de polluants.