Dengan mengganti atom di satu sisi nanosheet dengan elemen berbeda, tim telah mewujudkan nanosheet yang dapat secara spontan bergulung menjadi gulungan ketika terlepas dari substratnya. Kredit: Universitas Metropolitan Tokyo
Nanosheet Janus menghadirkan kontrol yang belum pernah terjadi sebelumnya pada 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 gulungan rapat yang menghasilkan gulungan dengan diameter hingga lima nanometer di bagian tengah dan panjang mikrometer. Kontrol atas struktur nano dalam gulungan ini menjanjikan perkembangan baru dalam perangkat katalisis dan fotovoltaik.
Kemajuan dalam Nanoteknologi
Nanoteknologi memberi kita alat baru untuk mengontrol struktur material di dunia skala nanomenjanjikan 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 serapan optik unik.
Metode Baru untuk Produksi Nanoscroll
Dalam karya terbaru mereka, mereka mengarahkan perhatian mereka pada cara-cara baru untuk membuat nanoscrolls, lembaran nano yang digulung menjadi struktur seperti gulungan yang rapat. Ini adalah pendekatan yang menarik untuk membuat struktur berdinding banyak: karena struktur setiap lembarnya sama, orientasi masing-masing lapisan selaras satu sama lain.
Namun, dua cara pembuatan nanoscroll yang ada saat ini memiliki masalah yang signifikan. Salah satunya, menghilangkan atom belerang dari permukaan lembaran nano akan menciptakan distorsi yang menyebabkan lembaran tersebut menggulung; tetapi dengan melakukan hal tersebut, mereka merusak struktur kristal lembaran tersebut. Di sisi lain, pelarut dimasukkan antara nanosheet dan substrat, melonggarkan lembaran dari dasar dan memungkinkan pembentukan nanoscroll bebas cacat. Namun struktur tubular yang dibuat seperti ini cenderung memiliki diameter yang besar.
Terobosan Dengan Janus Nanosheets
Alih-alih melakukan pendekatan seperti ini, tim telah menemukan cara baru untuk membuat lembaran-lembaran kertas tergulung. 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 gulungan karena asimetri antara sisi-sisinya.
Gulungan nano baru ini memiliki panjang beberapa mikron, jauh lebih panjang dibandingkan lembaran nano TMDC berdinding tunggal yang dibuat sebelumnya. Selain itu, gulungannya ternyata lebih rapat dibandingkan sebelumnya, dengan diameter bagian tengahnya mencapai lima nanometer, sehingga memenuhi ekspektasi teoritis. Gulungan tersebut juga ditemukan berinteraksi kuat dengan cahaya terpolarisasi dan memiliki sifat penghasil hidrogen.
Implikasinya terhadap Teknologi Masa Depan
Metode baru dalam membuat gulungan nano TMDC ini membuka jalan bagi penelitian signifikan mengenai penerapannya dalam perangkat katalisis dan fotovoltaik. Kemampuan untuk secara tepat mengontrol struktur nano gulungan 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, The Murata Science Foundation Research Grant, Program Proyek Penelitian Kooperatif dari Lembaga Penelitian Komunikasi Listrik, Universitas Tohoku
