Crecimiento preferencial fuera del plano de escamas bidimensionales de diseleniuro de molibdeno en estructuras periódicas superficiales inducidas por láser
Madrid / 29 de julio de 2024
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En la última década, la investigación en materiales bidimensionales (2D) ha despertado un gran interés debido a sus propiedades únicas y su amplio potencial en diversas áreas, como la electrónica, la fotónica, la mecánica y la catálisis. En este contexto, los dicalcogenuros de metales de transición (TMD) han surgido como una clase importante de materiales 2D. Entre ellos, el diseleniuro de molibdeno (MoSe2) ha llamado la atención debido a su alta conductividad eléctrica, superior a otros TMD muy estudiados. Además, las escamas de MoSe2 orientadas verticalmente ofrecen características prometedoras para distintas aplicaciones, gracias a su relación de aspecto (espesores de pocos nanómetros y tamaños del orden del micrómetro) que le profiere de una amplia superficie activa, que son cruciales para reacciones catalíticas y aplicaciones en sistemas energéticos, síntesis química y tratamiento medioambiental.
En este contexto, el equipo autor de este trabajo ha explorado una nueva estrategia que permitan el crecimiento preferencial fuera del plano de escamas 2D de MoSe2, combinando métodos de depósito de lámina delgada en sustratos previamente estructurados con láser.
“El primer paso de nuestra estrategia consiste en inducir una topografía suave en las superficies de sustratos de interés, tanto en materiales dieléctricos como conductores, mediante pulsos láser ultracortos. Posteriormente, utilizando la técnica de deposición isotérmica de vapor en espacios cerrados (ICSVD por sus siglas en inglés) sintetizamos MoSe2 sobre dichos sustratos” explica Mario García Lechuga del Instituto de Óptica del CSIC e investigador principal del proyecto.
“Mediante la microscopía electrónica de barrido y la espectroscopia Raman, hemos caracterizado que en las regiones del sustrato modificadas se produce tanto un mayor depósito de material como una orientación preferencial vertical de las escamas 2D de MoSe2” añade Alejandro Fernández García de la Universidad Autónoma de Madrid y primer autor del artículo.
Los autores se muestran convencidos que esta técnica se puede potencialmente aplicar de a cualquier otro material bidimensional de tipo Van der Waals, lo cual puede ser crucial para temas tecnológicos como la catálisis y los dispositivos electrónicos.
¿Qué es la dispersión Raman?
La dispersión Raman es la dispersión inelástica de la luz que se produce cuando la materia es irradiada por una fuente de luz monocromática. Después de que esta luz monocromática haya interactuado con la muestra, una parte muy pequeña de la luz ha cambiado su longitud de onda.
La dispersión Raman de superficie mejorada (SERS, por sus siglas en inglés) es un método empleado para amplificar las señales Raman débiles. Las señales Raman son inherentemente débiles debido al número estadísticamente bajo de fotones con la longitud de onda cambiada disponibles para la detección.
En la SERS, se emplean superficies metálicas nanoestructuradas o rugosas, normalmente de oro o plata. La excitación por láser de estas estructuras metálicas impulsa las cargas superficiales para crear un campo de plasmón localizado, un campo eléctrico mejorado.
Cuando una molécula está cerca de la superficie y, en consecuencia, de ese campo eléctrico mejorado, se produce una gran mejora en su señal de Raman, lo que provoca señales de Raman varios órdenes de magnitud mayores que la dispersión Raman normal. De este modo, es posible detectar concentraciones más bajas de las partículas buscadas.
Artículo: A. Fernández García, R. Ariza, J. Solis, F. Agulló-Rueda, M. Manso Silvan, M. Garcia-Lechuga. “Out-of-plane preferential growth of 2D molybdenum diselenide nanosheets on laser-induced periodic surface structures”. Applied Surface Science, October 2024.
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