AdMa: Открыты листы из нанокубиков, которые оказались отличными катализаторами

Исследователи из Токийского столичного университета создали листы из кубиков халькогенидов переходных металлов, соединённых атомами хлора.

До этого учёные активно изучали листы атомов, например, графен. Работа команды открывает новые горизонты: они используют кластеры вместо листов атомов. Учёные смогли сформировать наноленты внутри углеродных нанотрубок и определить их структуру. Также они создали микромасштабные листы кубов, которые можно отшелушивать и исследовать. Эти листы оказались отличным катализатором для получения водорода.

Двумерные материалы — это новое слово в нанотехнологиях. Они обладают необычными электронными и физическими свойствами благодаря своей структуре.

Один из таких материалов — графен, о котором многие слышали. Другой — халькогениды переходных металлов (ХПМ). Они состоят из переходного металла и элемента 16-й группы таблицы Менделеева, например, серы или селена. Нанолисты ХМК могут излучать свет и отлично работают как транзисторы.

Хотя успехи в этой области достигаются быстро, обычно нужно лишь заставить атомы сформировать правильную кристаллическую структуру в виде листов.

Исследователи из Токийского столичного университета во главе с доцентом Юсуке Наканиши предложили другой подход: можно ли использовать кластеры ТМС и выстраивать их в двумерные узоры? Это позволило бы получить новый класс наноматериалов.

Команда работала над созданием кубических «суператомных» кластеров молибдена и серы. Они выращивали материал из паров хлорида молибдена (V) и серы внутри углеродных нанотрубок.

Полученные наноленты хорошо изолированы, их можно рассмотреть с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Оказалось, что они состоят из отдельных «кубиков» сульфида молибдена, связанных атомами хлора. В объёмных материалах такие кубические структуры не встречаются.

Чтобы материал можно было использовать, его нужно сделать больше.

Во время эксперимента команда также обнаружила хлопьевидный материал на внутренней поверхности стеклянной реакционной трубки. Когда они отделили это вещество от стенок, то увидели, что оно состоит из крупных микроскопических хлопьев, которые в свою очередь состоят из суператомных кластеров, расположенных в виде гексагонального узора.

Команда исследователей обнаружила, что их новый материал может излучать свет под действием крошечных напряжений.

Также этот материал оказался эффективным катализатором реакции эволюции водорода (HER). В ходе эксперимента выяснилось, что он проводит ток лучше дисульфида молибдена и работает при более низком напряжении.

Новый подход к сборке нанолистов позволит создать новые материалы с полезными функциями.

Результаты опубликованы в издании Advanced Materials.

31.07.2024