Une équipe de scientifiques de la Faculté de Chimie et de la Faculté des Sciences des Matériaux, MSU, avec des collègues étrangers, découvert que des feuilles bidimensionnelles de tellurure de cadmium peuvent se replier spontanément en nanoscrolls. Cet effet peut être utilisé en électronique et en photonique. Les résultats de l'étude ont été publiés dans Chimie des Matériaux .

Au cours de l'étude, l'équipe s'est concentrée sur les matériaux semi-conducteurs 2-D. Il s'agit notamment du graphène, phosphorène, Couches 2-D de bisulfure de molybdène, et les pérovskites 2-D qui ont récemment attiré beaucoup d'attention de la part des scientifiques. Ces matériaux sont des cristaux d'un atome d'épaisseur avec des propriétés électroniques 2-D. Les chercheurs pensent qu'ils peuvent être utilisés pour le développement de nouveaux appareils.

"Nous avons étudié le tellurure de cadmium CdTe en 2D et découvert un effet inattendu de pliage spontané de ses feuillets ultraminces (seulement 1 nm) qui sont également appelés puits quantiques colloïdaux, " dit Roman Vassiliev, un co-auteur de l'ouvrage, doctorat des sciences chimiques, et professeur agrégé de la Faculté de chimie et de la Faculté des sciences des matériaux, MSU.

Les puits quantiques colloïdaux sont une nouvelle génération de points quantiques colloïdaux. Les points quantiques se distinguent par leurs propriétés luminescentes et sont utilisés dans des dispositifs commerciaux, comme les téléviseurs. Puits quantique, un type 2D de points quantiques, sont à l'étude aujourd'hui, mais on sait déjà qu'ils possèdent des bandes de luminescence très étroites, ce qui est important pour le rendu des couleurs vives dans les appareils électroluminescents.

L'équipe a étudié les propriétés de feuilles 2D de tellurure de cadmium en échangeant des molécules organiques attachées à leur surface et en assurant la stabilité des nanoparticules. Afin de synthétiser le tellurure de cadmium 2-D, les scientifiques ont utilisé la méthode colloïdale et les ont obtenus dans un flacon. Les scientifiques ont obtenu des nanoparticules de tellurure de cadmium dans un solvant organique en présence de tensioactifs. En changeant les conditions de la réaction, ils ont fait croître les particules en feuilles d'un nanomètre d'épaisseur.

En premier, les auteurs de l'ouvrage ont fait pousser des feuilles plates 2-D recouvertes d'acide oléique comme stabilisant. Ils ont réussi à obtenir des feuilles d'une longueur atteignant des centaines de nanomètres et d'une épaisseur d'un nanomètre. L'équipe a commencé à remplacer les molécules d'acide oléique par d'autres molécules organiques et à analyser les tailles et les formes des nanoparticules obtenues, ainsi que leur composition et leur structure cristalline. À ce stade, ils ont utilisé un microscope électronique à transmission.

Au cours de l'étude, l'équipe a découvert que lorsqu'un type spécifique de stabilisant (thiols) est utilisé, des feuilles plates de tellurure de cadmium se plient soudainement en rouleaux parfaits. Lorsqu'il est fixé à la surface d'une feuille, les molécules de thiol augmentent son épaisseur d'une monocouche (0,15 nm) et provoquent des contraintes mécaniques, faire plier la feuille dans une certaine direction cristallographique. Le repliement a lieu pour toutes les nanoparticules à la fois, et le rayon du pli est le même pour toutes les nanostructures.

"L'étude ouvre de nouvelles perspectives pour les manipulations de matériaux 2D et de nanoparticules. L'effet de pliage nous a surpris. Il ressemble au processus de fabrication de l'origami, mais dans ce cas, les feuilles ont une épaisseur d'un nanomètre. Savoir changer la forme spatiale des nanoparticules, nous pourrions les utiliser dans la fabrication de matériaux optiques à comportement anisotrope et à luminescence polarisée. Nous pourrions créer des matrices électroluminescentes actives pour les écrans qui réduiraient la consommation d'énergie et augmenteraient la luminosité et l'intensité de divers appareils. Peut-être, nous pourrions également développer de nouveaux nano-dispositifs, par exemple, transistors en forme de tube. Ces propriétés intéressantes peuvent être utiles dans les nouvelles générations de dispositifs électroluminescents et capteurs, ainsi que dans les technologies optiques et optoélectroniques et les nanotechnologies, " conclut le scientifique.