Molybdendisulfid (MoS2), som används överallt som ett fast smörjmedel, har nyligen visat sig ha en tvådimensionell (2D) form som liknar grafen. Men, när den tunnas ner till mindre än en nanometer tjock, MoS2 demonstrerar mycket lovande egenskaper som funktionsmaterial för elektroniska apparater och ytbeläggningar.

Forskare vid University of Illinois i Urbana-Champaign har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att dynamiskt justera den mikro- och nanoskaliga grovheten hos atomärt tunt MoS2, och följaktligen den lämpliga graden av hydrofobicitet för olika potentiella MoS2-baserade tillämpningar.

"Kunskapen om hur nya material interagerar med vatten är en grundläggande, " förklarade SungWoo Nam, en biträdande professor i mekanisk vetenskap och teknik vid Illinois. "Medan vätbarheten hos dess mer berömda kusin, grafen, har undersökts ordentligt, den av atomärt tunn MoS2 - särskilt atomärt tunn MoS2 med mikro- och nanoskala grovhet - har förblivit relativt outforskad trots dess starka potential för grundläggande forskning och apparattillämpningar. I synnerhet, systematisk studie av hur hierarkisk mikroskala och nanoskala grovhet hos MoS2 påverkar dess vätbarhet har saknats i det vetenskapliga samfundet."

"Detta arbete kommer att tillhandahålla ett nytt tillvägagångssätt för att dynamiskt ställa in mikro- och nanoskala grovheten hos atomärt tunna MoS2 och följaktligen den lämpliga graden av hydrofobicitet för olika potentiella MoS2-baserade applikationer, " sa Jonghyun Choi, en maskiningenjörsstudent och första författare till artikeln, "Hierarkisk, Dubbelskaliga strukturer av atomiskt tunn MoS2 för avstämbar vätning, " som visas i journalen, Nanobokstäver . "Dessa inkluderar vattentäta elektroniska enheter med superhydrofobicitet med vattenkontaktvinkel större än 150 grader. Det kan också vara användbart för medicinska tillämpningar med reducerad hydrofobicitet (WCA mindre än 100 grader) för effektiv kontakt med biologiska ämnen."

Enligt författarna, den här studien, utökar verktygslådan för att möjliggöra avstämbar vätbarhet av 2D-material, många av dem har precis börjat upptäckas.

"När de deformeras och mönstras för att producera strukturer i mikro- och nanoskala, MoS2 visar lovande som ett funktionellt material för katalyssystem för väteutveckling, elektroder för alkalimetalljonbatterier, och fältemissionsmatriser, ", tillade Nam. "Resultaten bör också bidra till framtida MoS2-baserade applikationer, såsom avstämbara vätbarhetsbeläggningar för avsaltning och väteutveckling."