Les chercheurs ont commencé par observer le matériau au microscope optique avec une lentille infrarouge. Ils ont découvert que MoTe 2 les flocons qui étaient très luminescents au départ ont maintenu leur luminosité au cours de la période d'observation de 8 jours. D'autre part, des flocons faiblement luminescents ont semblé s'estomper de manière inattendue en 1 à 3 jours, et des parties d'entre eux ont complètement disparu.

Cependant, lors de la visualisation des flocons "disparus" à l'aide d'un microscope à force atomique (AFM), qui scanne les échantillons mécaniquement plutôt qu'optiquement, les chercheurs ont vu les flocons "réapparaître". Les flocons n'avaient jamais disparu en premier lieu, mais leurs propriétés optiques avaient changé tandis que leur structure chimique était maintenue.

Les chercheurs proposent que la raison pour laquelle les flocons faiblement luminescents semblent disparaître est qu'ils ont un grand nombre de défauts, en particulier les lacunes dues aux atomes manquants. Ces lacunes sont la raison pour laquelle les flocons ont une faible luminescence de départ, et expliquent également pourquoi ils perdent leur luminescence lorsqu'ils sont exposés à l'oxygène. Molécules d'oxygène (O 2 ) de l'air s'incrustent dans ces défauts et se lient au Mo et au Te, formant des "états profonds" qui piègent essentiellement des électrons et des trous, interdisant effectivement la luminescence. D'autre part, les éclats très luminescents au départ présentent un petit nombre de défauts, ils n'absorbent donc pas autant de molécules d'oxygène, ne pas subir de perte de luminescence, et leurs propriétés optiques restent proches de leurs propriétés sous vide.

"Ce travail montre qu'une faible quantité de défauts dans le MoTe 2 peuvent avoir un grand impact sur leurs propriétés matérielles, comme optique, électrique, et vibratoire, et ces changements se produisent progressivement au cours du temps de la même manière que le vieillissement du vin :en fonction de la concentration du défaut, MoTe 2 les monocouches peuvent se gâter avec le temps (ou pourraient s'améliorer), " expliqua Tongay.

Les résultats ici montrent que les défauts jouent un rôle important dans les propriétés optiques et la stabilité du MoTe 2 , et pourrait également révéler un aperçu de la stabilité environnementale d'autres matériaux 2D, comme le silicène (silicène 2D), phosphorène (phosphore 2D), et autres TMD. Cela pourrait également conduire à des moyens de contrôler les propriétés de ces matériaux.

"Il s'agit d'une découverte importante dans la mesure où elle implique pratiquement que nous sommes capables d'ajuster les propriétés optiques du MoTe 2D 2 en manipulant la densité de défauts dans le matériau et en empêchant le matériau de perdre ses attributs intrinsèques en améliorant la qualité du cristal, " dit Ben Chen, Doctorant à l'Arizona State University et auteur principal de l'article.

À l'avenir, les chercheurs prévoient d'explorer et d'établir la stabilité d'autres systèmes de matériaux 2D, ainsi que renforcer leurs propriétés par fonctionnalisation moléculaire à travers des points de défaut existants ou créés intentionnellement.

« Malgré des résultats encourageants et des applications impressionnantes, nos résultats indiquent une instabilité environnementale sur une période d'un mois, " a déclaré Chen. " Nous espérons comprendre cela et idéalement surmonter ces défis en utilisant nos connaissances et notre expertise en science et ingénierie des matériaux. "

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