العلماء يتوصلون إلى طريقة الحصول على رقائق لامتصاص الضوء

حصل المتخصصون في الجامعة الوطنية الروسية للأبحاث النووية “ميفي” على عدد من الشرائح الرقيقة جداً، التي يمكن أن تصبح أساساً للإلكترونيات وطاقة المستقبل، وقد تحققت هذه النتيجة بفضل الدراسات التي كشفت عن الشروط المحددة للتركيب الكيميائي الحراري للهياكل غير المتجانسة المبنية على أساس 2Dكالكوجينيد للمعادن الانتقالية MoS2, WS2, MoSe2 и WSe2.

تتميز هذه الشرائح الرقيقة جداً من ثنائي كابريتيد والمعادن الانتقالية (على وجه الخصوص الموليبدينوم والتنغستن) بأنها تمتص الضوء بشكل فعال للغاية.

ويرجع هذا إلى حقيقة أنه مع الحجم الصغير جداً لبلورات 2Dكالكوجينيد يمكن أن يتم امتصاص الضوء من دون مشاركة الفونون — اهتزازات الشبكة البلولاية.
في الوقت نفسه يمكن أن تتحقق شروط انشطار جزئيات الماء إلى هيدروجين وأكسجين على سطح هذه البلورات النانوية، ما يجعل الشرائح الرقيقة جداً 2Dكالكوجينيد واعدة في مجال التصوير الكهربائي الضوئي وإنشاء العديد من الأجهزة البصرية الالكترونية الحديثة من أجهزة الكشف الضوئي إلى المحولات الكهروضوئية.

وفي هذا الإطار أشار المهندس ديمتري فومينسكي الخبير في مجال ترسيب الليزر النبضي للشرائح الرقيقة والنوى النانوية في جامعة “ميفي” خلال حديثه مع وكالة ريا نوفستي قائلاً:
“من المهم إنتاج رقائق متعددة الطبقات عن طريق اختيار الشروط اللازمة لتصميم طبقات منفصلة من 2Dكالكوجينيد، التي لن تسبب باضطرابات في في طبقة رقيقة من مادة 2Dكالكوجينيد أخرى. نحن تحققنا من شروط الحصول على شرائح رقيقة للغاية فائقة الجودة بواسطة المعالجة الحرارية للمواد الأولية للأغشية الرقيقة للأوكسيد المعدني وأوكسيد المعادن 2Dكالكوجينيد في بخار الكبريت أو السيلينيوم وكذلك في الغلاف الجوي لكبريتيد الهيدروجين”.
وبحسب قوله فإن الشرائح التي تم الحصول عليها باستخدام مزيج من الأساليب الحديثة تم دراستها من خلال: الفحص المجهري الالكتروني ورمان الطيفي والطيف الكهرضوئي للأشعة السينية. كلها أظهرت أن تحويل الشرائح التي تحتوي على نقاط في بخار الكبريت أو كبريتيد الهيدروجين يعتمد على الحالة الكيميائية للمادة الأولية، التي تم إنشاؤها بواسطة ترسيب الليزر النبضي.
لقد سمح استخدام طريقة ترسيب الليزر النبضي بإعداد لتصميم شريحة رقيقة “بذرة”، مع سماكة معينة وتركيبة كيميائية محددة. وقد ساعد هذا العلماء على تحديد الشروط الكبريتية الفعالة لشرائح Мо و МоОх من أجل إعداد شرائح فائقة الرقة
MoS2 عند درجات حرارة من 500 درجة مئوية.
وتابع ديمتري فومينسكي بهذا الشأن قائلاً: “لقد حصلنا أيضاً على رقائق ديسيلنيدات فلذية انتقالية، على وجه الخصوص ديسلينيد التنغستن، مع شبكة كريستالية تماماً 2Н. وبالتالي أصبح من الممكن الحصول على شرائح من أشباه الموصلات فائقة الرقة

Mo(W)SxSe2-x والتي تخضع خواصها المفيدة لتركيز المعادن (W/Mo) كالكوجينيد (S/Se).

يشار إلى أن العلماء قدموا نتائج الدراسة في المؤتمر الدولي السادس عشر بعنوان “المواد الجديدة: الوقود النووي المتسامح”. ويعتقد الباحثون بأن “النوافذ” التكنولوجية والتي تتمتع بدرجات حرارة عالية تتداخل فيما بينها إلى حد كبير
لدى تشكيل كبريتيد الموليدينوم وسلينيد التنغستن.

ومع ذلك، وكما يشير المتخصصون من جامعة “ميفي” فإنه لدى استخدام العديد من السلائف (المعادن وأوكسيد المعادن) والسلائف كالكوجينيد التي تحتوي على بيئة نشطة يمكن تحديد الشروط المطلوبة لإنشاء شرائح فائقة الرقة مع الخصائص الهيكلية والكيميائية المحددة”.
وبما أن الرقائق قادرة على التصرف كمحفزات ضوئية فإن ذلك سوف يساعد في المستقبل على استخراج مكونات الوقود الشمسي (الهيدروجين والأوكسجين) من الماء بكفاءة أكثر، دون استخدام مواد مجموعة البلاتين باهظة الثمن.