Tým Mgr. Otakara Franka, Ph.D., z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR představil jednoduchou experimentální metodu manipulace elektronové struktury jednovrstvého sulfidu molybdeničitého (MoS2). Vědci pomocí tlaku působícího kolmo na vrstvu sulfidu změnili jeho charakter z polovodiče na kov. „Jedná se však jen o demonstraci možností, které nám mechanická deformace dává – rodina chalkogenidů přechodných kovů, do které patří sulfid molybdeničitý, zahrnuje celou plejádu materiálů, které bychom rádi uměli měnit pomocí správně zvolené deformace tak, jak by vyžadovala konkrétní aplikace,“ upřesnil Frank. Přesné a jednoduché ovládání energie zakázaného pásu má velké využití zejména v optoelektronice (např. transistory) nebo pro využití sluneční energie (např. solární články nebo štěpení vody). Práci publikoval prestižní časopis Nano Letters.
Dvourozměrné materiály, jako jsou grafen nebo některé chalkogenidy přechodných kovů, se vyznačují mnoha unikátními mechanickými, optickými či elektronickými vlastnostmi. Atraktivitu těchto materiálů zvyšuje možnost manipulace jejich elektronovou strukturou, čímž se otevírají cesty k velmi zajímavým aplikacím. Mechanická deformace je jednou z metod, jak elektronovou strukturu měnit, ale u monovrstvých materiálů je zatím zkoumána více teoreticky než experimentálně.
V Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR se tomuto tématu věnuje již delší dobu tým Mgr. Otakara Franka, Ph.D. Jejich nejnovější práce publikovaná v prestižním časopisu Nano Letters ukazuje enormní citlivost elektronové struktury jednovrstvého MoS 2 na mechanickou deformaci, kde pouhá změna směru působení vnějšího tlaku nejen převrátí pozorovaný efekt, v tomto případě zavírání oproti otevírání zakázaného pásu, ale umožní i značné snížení sil potřebných k dosažení takových efektů. Vědci z AV ČR ve spolupráci s kolegy z Přírodovědecké fakulty UK v Praze a Univerzity Complutense v Madridu změnili charakter jednovrstvého MoS 2 z polovodiče na kov pomocí jednoosého stlačení, a to za tlaku mnohem nižšího (3 GPa), než jaký je potřeba k dosažení stejného efektu u vícevrstevného MoS 2 (20–30 GPa v závislosti na orientaci tlaku). Doposud se ve světě publikované práce tímto způsobem deformace nezabývaly, zaměřovaly se buď na tlak hydrostatický, nebo jednoosý v rovině vrstvy, v žádném z těchto případů ale přechodu z polovodiče na kov dosaženo nebylo.
Připravily: Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR a Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR
7 May 2015
