Figurer visar bildandet av en DAP-porös struktur på MoSe2 MTB-nätverk. En prototypisk DAP-por som är formad efterliknar tydligt egenskaperna hos MoSe2 "vagn-hjul"-mönstret. (a) Scanning tunneling microscope (STM)-bild av den enskiktiga MoSe2-filmen. (b) Atomkraftmikroskopbild av MoSe2-filmen som visar ett typiskt "vagn-hjul"-mönster. (c) STM-bild av en prototypisk DAP-por och (d) motsvarande atomkonfiguration. Kredit:Nature Communications
NUS-forskare har utvecklat en metod för självmontering av hexagonala organiska porösa strukturer på molybdendiselenid (MoSe 2 ) film för att skapa ordnade nanostrukturer.
Egenskaperna hos tvådimensionella (2-D) övergångsmetalldikakogenider (TMD) är ofta kraftigt modifierade av defekter som introduceras under deras tillväxtprocess. När två korn, som är spegelbilder av varandra, smälter samman under tillväxtprocessen, en korngräns bildas. Detta skapar en linjedefekt som kallas en spegeltvillinggräns (MTB). Även om MTB:er vanligtvis är ogynnsamma för bärare/energitransport och optiska tillämpningar, de är ofta katalytiskt aktiva och kan potentiellt användas som mallar för självmontering av molekyler på nanoskala.
En forskargrupp ledd av professor Andrew WEE från institutionen för fysik, NUS som inkluderar forskare Dr. HE Xiaoye och Dr. HUANG Yuli, har utvecklat en metod för självmontering av 2, 3-diaminofenazin (DAP) molekyler på MoSe 2 film odlad med hjälp av molekylär strålepitaxi. MoSe 2 filmen innehåller ett tätt nätverk av MTB-defekter med ett pseudoperiodiskt "vagnhjul"-mönster. Genom självmonteringsprocessen, DAP-molekyler arrangerar sig själva i en porös struktur med alternerande konfigurationer av linjär typ och triangulär typ efter det sexkantiga "vagn-hjul"-mönstret av den underliggande MoSe 2 lager. DAP är en organisk förening med lovande luminescens, elektrokemiska och biokemiska tillämpningar. Dessa fynd visar att de platsberoende elektroniska och kemiska egenskaperna hos MoSe 2 monolager kan utnyttjas som en naturlig mall för nanomönstersyften.
Denna platsspecifika molekylära självmonteringsprocess tillskrivs de mer kemiskt reaktiva MTB:erna jämfört med den orörda halvledande MoSe 2 domäner. De första principberäkningarna av forskargruppen visar att aktiva MTB:er kopplar ihop med aminogrupper i DAP-molekylerna, underlättar monteringsprocessen.
Förklara betydelsen av detta arbete, Prof Wee sa, "Dessa defekta TMD och porösa organiska molekylstrukturer kan hitta potentiella tillämpningar som platsselektiv katalys, molekylära sensorer eller flexibla organiska optoelektroniska enheter. Detta arbete erbjuder en ny väg till nanomönster 2-D TMD-ytor på atomnivå, och tillhandahåller en plattform för att utforska de lokala kemiska egenskaperna hos MoSe 2 ."
