Dengan mengganti atom di satu sisi nanosheet dengan elemen yang berbeda, tim telah menyadari nanosheet yang dapat secara spontan menggulung menjadi kumparan ketika terlepas dari substratnya. Kredit: Universitas Metropolitan Tokyo
Nanosheet Janus memberikan kontrol yang belum pernah terjadi sebelumnya atas persiapan nanoscrolls.
Para peneliti dari Tokyo Metropolitan University telah menemukan cara baru untuk menggulung lembaran atom yang sangat tipis menjadi “nanoscrolls”. Pendekatan unik mereka menggunakan lembaran logam transisi dichalcogenide dengan komposisi berbeda di kedua sisinya, mewujudkan kumparan rapat yang menghasilkan kumparan dengan diameter hingga lima nanometer di bagian tengah dan panjang mikrometer. Kontrol atas struktur nano dalam kumparan ini menjanjikan perkembangan baru dalam perangkat katalisis dan fotovoltaik.
Kemajuan dalam Nanoteknologi
Nanoteknologi memberi kita alat baru untuk mengontrol struktur material di dunia skala nano, menjanjikan seluruh perangkat nano bagi para insinyur untuk menciptakan material dan perangkat generasi berikutnya. Di garis depan gerakan ini, tim yang dipimpin oleh Associate Professor Yasumitsu Miyata dari Tokyo Metropolitan University telah mempelajari cara untuk mengontrol struktur logam transisi dichalcogenides (TMDC), suatu kelas senyawa dengan berbagai sifat menarik, seperti fleksibilitas. , superkonduktivitas dan penyerapan optik yang unik.
Metode Baru untuk Produksi Nanoscroll
Dalam karya terbaru mereka, mereka mengalihkan perhatian mereka ke cara-cara baru untuk membuat nanoscrolls, nanosheets yang digulung menjadi struktur seperti gulungan yang rapat. Ini adalah pendekatan yang menarik untuk membuat struktur berdinding banyak: karena struktur setiap lembar sama, orientasi setiap lapisan selaras satu sama lain.
Namun, dua cara pembuatan nanoscroll yang ada memiliki masalah yang signifikan. Salah satu alasannya, menghilangkan atom belerang dari permukaan lembaran nano akan menciptakan distorsi yang menyebabkan lembaran tersebut menggulung; namun dengan melakukan hal tersebut, mereka merusak struktur kristal lembaran tersebut. Di sisi lain, pelarut diperkenalkan antara nanosheet dan substrat, melonggarkan lembaran dari dasar dan memungkinkan pembentukan nanoscrolls bebas cacat. Namun struktur tubular yang dibuat seperti ini cenderung memiliki diameter yang besar.
Terobosan Dengan Janus Nanosheets
Alih-alih melakukan pendekatan ini, tim telah menemukan cara baru untuk membuat lembaran kertas menjadi gulungan. Dimulai dengan nanosheet molibdenum selenida monolayer, mereka memperlakukan nanosheet dengan a plasma dan mengganti atom selenium di satu sisi dengan belerang; Struktur seperti itu disebut Janus nanosheets, diambil dari nama dewa kuno bermuka dua. Penambahan pelarut secara perlahan kemudian melepaskan lembaran dari alasnya, yang kemudian secara spontan menggulung menjadi kumparan karena asimetri antara sisi-sisinya.
Nanocoils baru ini memiliki panjang beberapa mikron, lebih panjang dari nanosheet TMDC berdinding tunggal yang dibuat sebelumnya. Selain itu, kumparannya menjadi lebih rapat dari sebelumnya, dengan diameter tengah lima nanometer, sehingga memenuhi ekspektasi teoritis. Kumparan tersebut juga ditemukan berinteraksi kuat dengan cahaya terpolarisasi dan memiliki sifat menghasilkan hidrogen.
Implikasinya terhadap Teknologi Masa Depan
Metode baru pembuatan nanocoils TMDC ini membuka jalan bagi penelitian signifikan mengenai penerapannya dalam perangkat katalisis dan fotovoltaik. Kemampuan untuk secara tepat mengontrol struktur nano kumparan ini membuka kemungkinan baru untuk pengembangan material dan teknologi canggih.
Referensi: “Nanoscrolls of Janus Monolayer Transition Metal Dichalcogenides” oleh Masahiko Kaneda, Wenjin Zhang, Zheng Liu, Yanlin Gao, Mina Maruyama, Yusuke Nakanishi, Hiroshi Nakajo, Soma Aoki, Kota Honda, Tomoya Ogawa, Kazuki Hashimoto, Takahiko Endo, Kohei Aso , Tongmin Chen, Yoshifumi Oshima, Yukiko Yamada-Takamura, Yasufumi Takahashi, Susumu Okada, Toshiaki Kato dan Yasumitsu Miyata, 17 Januari 2024, ACS Nano.
DOI: 10.1021/acsnano.3c05681
Pendanaan: Badan Sains dan Teknologi Jepang, Masyarakat Jepang untuk Promosi Sains, Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Olahraga, Sains dan Teknologi (MEXT), Yazaki Memorial Foundation for Science and Technology, Mitsubishi Foundation, Hibah Penelitian The Murata Science Foundation, Koperasi Program Proyek Penelitian dari Lembaga Penelitian Komunikasi Listrik, Universitas Tohoku
NewsRoom.id
