REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Unikatne fizikalne in kemijske lastnosti dvodimenzinalnih plastovitih materialov izvirajo iz njihove anizotropne narave, saj ti materiali tvorijo močne-kovallentne vezi zgolj v dveh dimenzijah, medtem ko jih v tretji dimenziji povezujejo šibke Van der Waalsove vezi. Posledično lahko medplastne prostore zapolnijo raznolike molekule. Pri tem se plasti razmaknejo, s čimer materiali pridobijo nove lastnosti, v skrajnem primeru pa se kristali razplastijo v nekaj ali celo eno plastne dvodimenzinalne nano delce.
Dihalkogeni prehodnih kovin tvorijo plastovite kristale v stehiometriji MX2 (M=prehodna kovina, X=S, Se, Ta). Njihov najbolj raziskan predstavnik, MoS2 se že desetletja uporablja kot trd lubrikant in kot katalizator pri desulfurizaciji nafte. Mnogi predstavniki te skupine so bili preiskovani zaradi njihovih zanimivih elektronskih lastnosti.
Metode razplastitve so v zadnjem času precej napredovale, a so večinoma še vedno osnovane na dolgotrajnem ultrazvočnem dispergiranju v tekočem mediju. Alternativno se uporablja kemično razslojevanje osnovano na interkalaciji alkalijskih kovin v dihalkogenide prehodnih kovin. Produkt te reakcije so reaktivne spojine, ki v stiku z vodo med plastmi tvorijo vodik in na ta način razpadejo na tanke sloje. Mnogo dihalkogenidov reagira tudi s šibkejšimi reducenti in ta reakcija je mnogo manj raziskana.
Namen te dizertacije je raziskati nove metode interkalacije in raztezanja nekaterih najpomembnejših dihalkogenidov prehodnih kovin z uporabo šibkejših reducentov, s katerimi je mogoče rokovati v zračni atmosferi. V ta namen smo se posvetili MoS2, kot primeru polprevodnika, prevodniku TiS2 in superprevodniku TaS2. Vse tri snovi smo tretirali s hidrazinom in ugotovili, da se TiS2 in TaS2 v vodni raztopini hidrazina hitro razširita. MoS2 je mnogo manj reaktiven, zato smo ga poskusili interkalirati z organskimi molekulami. Produkt te reakcije je interkaliran MoS2, ki ga lahko smatramo kot analog interkaliranemu grafitu, saj imata več podobnih lastnosti. Obe snovi sta dolgotrajno stabilni v zraku a ju lahko razširimo s hitrim dvigom temperature. Zabeležili smo tudi razširjanje interkaliranega plastovitega kristala pod elektronskim snopom vrstičnega elektronskega mikroskopa. Ta proces smo posebej preučili, saj gre za popolnoma novo metodo razširjanja plastovitih kristalov. Ugotovili smo, da je razširjanje močno odvisno od pospeševalne napetosti in gostote elektronskega toka, pri čemer napetost igra pomembnejšo vlogo, saj je od nje odvisna udorna globina. Zgolj pri dovolj visokih napetostih elektroni prodrejo dovolj globoko, da se razpre celoten kristal. V nasprotnem primeru se razširi zgolj površinska plast, ki pred obsevanjem ščiti ostanek kristala in reakcija se ustavi. Opazili smo tudi, da je proces razširjanja pod elektronskim snopom samo-pospešujoč, saj se z razširjanjem kristala elektronskemu snopu izpostavlja vedno večji presek, kar pospešuje reakcijo. Razširjene kristale smo oblikovali v folijo in jih v tekoči fazi dispergirali do nanodelcev. Z modifikacijo metode nanosa nanodelcev iz stika dveh tekočin smo jih nanesli na substrate v obliki neprekinjenih atomsko tankih filmov.