A ilustração mostra a estrutura reticular do MoS2 (verde: Mo, amarelo: S). O material após a clivagem é mostrado em primeiro plano, a superfície é irregular e a estrutura eletrônica da superfície medida é heterogênea (mapa colorido). No verso está o material clivado após exposição ao hidrogênio atômico (representado pelas bolas brancas). A estrutura eletrônica da superfície medida, mostrada no mapa, é mais homogênea. Crédito: Martin Künsting/HZB
O dissulfeto de molibdênio (MoS₂) é uma substância extremamente adaptável com aplicações que vão desde a detecção de gases até servir como fotocatalisador na produção de hidrogênio verde. Normalmente, o estudo de um material começa com sua forma cristalina. No entanto, no caso do MoS₂, o foco tem sido mais na exploração de suas nanofolhas mono e de poucas camadas.
Os poucos estudos realizados até agora mostram resultados diversos e irreprodutíveis para as propriedades eletrônicas de superfícies clivadas de MoS₂, destacando a necessidade de um estudo mais sistemático, que foi feito agora na fonte de luz BESSY II.
Estudo Sistemático no BESSY II
A Dra. Erika Giangrisostomi e sua equipe do HZB realizaram um estudo sistemático na estação final LowDosePES da fonte de luz BESSY II. Eles utilizaram a técnica de espectroscopia de fotoelétrons de raios X para mapear as energias dos elétrons no nível central em extensas áreas de superfície de MoS2 amostras.
Usando este método, eles foram capazes de monitorar as mudanças nas propriedades eletrônicas da superfície após clivagem in situ em ultra-alto vácuo, recozimento e exposição ao hidrogênio atômico e molecular.
Principais conclusões e implicações
Os resultados deste estudo apontam para duas conclusões principais. Em primeiro lugar, o estudo revela inequivocamente variações e instabilidades consideráveis nas energias dos electrões para as superfícies recentemente clivadas, demonstrando como é fácil chegar a resultados diversos e irreprodutíveis.
Em segundo lugar, o estudo mostra que o tratamento com hidrogénio atómico à temperatura ambiente é notavelmente eficaz na neutralização da falta de homogeneidade e instabilidade electrónica da superfície. Isto é racionalizado pela capacidade dos átomos de hidrogênio de aceitar ou doar um elétron e exige caracterizações adicionais das propriedades funcionais do material hidrogenado.
“Nossa hipótese é que o hidrogênio atômico ajuda a reorganizar as lacunas de enxofre e o excesso de átomos de enxofre, produzindo uma estrutura mais ordenada”. Érika Giangrisostomi diz.
Este estudo marca um passo fundamental na investigação do MoS2. Devido ao uso extensivo de MoS2 em todos os tipos de aplicações, as descobertas desta pesquisa têm potencial para atingir um amplo público nas áreas de eletrônica, fotônica, sensores e catálise.
Referência: “Inomogeneidade do MoS2 a granel clivado e compensação de seus desequilíbrios de carga pelo tratamento com hidrogênio à temperatura ambiente” por Erika Giangrisostomi, Ruslan Ovsyannikov, Robert Haverkamp, Nomi LAN Sorgenfrei, Stefan Neppl, Hikmet Sezen, Fredrik OL Johansson, Svante Svensson e Alexander Föhlisch , 31 de agosto de 2023, Interfaces de materiais avançados.
DOI: 10.1002/admi.202300392
