Wissenschaftler erstellen neuartige Bandlücken-abstimmbare 2D-Nanoblätter aus Perowskit-Oxynitriden

Zweidimensionale Monoschicht-Nanoblätter aus geschichtetem Perowskit nach sich ziehen viele wünschenswerte Eigenschaften. Es war jedoch schwierig, sie mit abstimmbaren Bandlücken im sichtbaren Bezirk zu erzeugen, ohne Sauerstoffdefekte hinzuzufügen. Kürzlich gelang es Forschern aus Nippon, chemisch stabile Nanoblätter aus Perowskit-Oxynitriden mit kontrollierbaren Bandlücken triumphierend zu prosperieren. Sie Nanoblätter nach sich ziehen ein immenses Potenzial zu Händen den zukünftigen Pfand in welcher Photokatalyse, Elektrokatalysatoren und anderen nachhaltigen Technologien.

Nanoblätter, zu denen dasjenige bekannte Werkstoff Graphen gehört, sind Materialien, die homogene Dicken im Nanomaßstab, flache Oberflächen und eine hohe Kristallinität besitzen. Nanoblätter nach sich ziehen breite Anwendungen in welcher Photokatalyse, Photolumineszenz und Elektronik. Kürzlich nach sich ziehen Perowskite, die Halbleitereigenschaften herausstellen, in welcher wissenschaftlichen Seelenverwandtschaft Beachtung qua vielversprechendes Werkstoff zu Händen die Herstellung von zweidimensionalen (2D) Monoschicht-Nanoblättern erhalten.

Sie Nanoblätter müssten jedoch eine Bandlücke nach sich ziehen, die welcher Kraft von sichtbarem Licht entspricht, um nützlich zu sein, da dies in die Pflicht nehmen würde, zu welchem Zeitpunkt welcher Halbleiter Strom leitet. Die Justierbarkeit welcher Bandlücke ist nachdem wie vor eine große Herausforderung zu Händen Forscher, da die Herstellung von 2D-Nanoblättern aus Perowskit mit einer einstellbaren Bandlücke schwierig ist.

Um dieses Problem zu trennen, beschloss ein Team von Forschern welcher Universität Kumamoto, darunter Professor Shintaro Ida vom Institute of Industrial Nanomaterials, sich hinauf eine Menschenschlag von Perowskit-Materialien zu unterordnen, die qua Ruddlesden-Popper (RP)-Phasenschicht-Perowskit-Oxynitride prestigeträchtig sind. In ihrer in welcher Zeitschrift Small veröffentlichten Arbeit konnten die Forscher mit ihrem neuartigen Verfahren triumphierend 2D-Perowskit-Oxynitrid-Nanoblätter mit einer einstellbaren Bandlücke herstellen.

„Metalloxynitrid-Halbleiter-Nanoblätter, die Sauerstoffgas, Stickstoff und ein Metall enthalten, wurden nicht viel erforscht. Dünne Filme aus diesen Materialien zeigen Funktionen, die denen von Oxiden größer sind. Von dort wird ihre Synthese hinauf diesem Gebiet vereinigen enormen Stärke nach sich ziehen. Wir synthetisierten Nanoblätter aus RP-Phasen-Perowskit-Oxynitride, deren Eigenschaften, wie zum Beispiel ihre Bandlücke, uneingeschränkt einstellbar sind“, erklärt Prof. Ida, die korrespondierende Autorin welcher Studie ist.

Die Forscher verwendeten zunächst reines Dion-Jacobson-Phasen-Lanthan-Niob-Sauerstoff-Verbindung (KLaNb2O7) qua Vorläufermaterial. Sie fuhren dann fort, Stickstoff oberhalb vereinigen Prozess namens Nitrierung hinzuzufügen. Die Forscher fügten dem Werkstoff Stickstoff im Zusammenhang verschiedenen Temperaturen im Bezirk von 750 °Kohlenstoff solange bis 800 °Kohlenstoff hinzu. Dies führte zur Schaffung des Oxynitridderivats welcher RP-Winkel. Anschließend konnten sie vereinigen zweistufigen Interkalationsprozess verwenden, um Lanthan-Niob-Oxynitrid-Nanoblätter mit welcher Gleichung LaNb2O7-xNx (womit „x“ die dem Perowskit zugesetzte Stickstoffmenge ist) herauszulösen.

Beim Testen dieser Nanoblätter stellten die Forscher hold, dass dasjenige Werkstoff eine homogene Steifigkeit von 1,6 nm hatte und je nachdem Nitrierungstemperatur unterschiedliche Farben aufwies, die von weiß solange bis gelb reichten. Die Nanoblätter zeigten nicht zuletzt die wünschenswerte Halbleitereigenschaft, eine einstellbare Bandlücke im sichtbaren Bezirk aufzuweisen, die von 2,03 solange bis 2,63 eV reicht, basierend hinauf welcher Nitrierungstemperatur.

Anschließend bereitete dasjenige Team eine „Übergitter“-Struktur vor, die aus abwechselnden Schichten welcher synthetisierten Nanoblätter und Sauerstoff-Verbindung-Nanoblätter (Ca2Nb3O10) besteht. Beim Testen welcher Eigenschaften dieses Übergitters fanden sie hervor, dass es eine überlegene Protonenleitfähigkeit und eine ausgezeichnete photokatalytische Geschäftigkeit aufwies.

„Die Ergebnisse dieser Studie werden neue Möglichkeiten zur Herstellung multipler Übergitter durch den Pfand weichchemischer Nanoarchitekturen hinauf welcher Grundlage von 2D-Nanoblättern eröffnen“, spekuliert eine begeisterte Prof. Ida. „Dies wird uns einer nachhaltigen Verband vereinigen Schritttempo näher einbringen, da jene Nanoblätter eine effiziente Spaltung von Wasser qua Photokatalysator und nicht zuletzt die Schaffung komplexerer und leistungsfähigerer Elektronik zuteil werden lassen würden.“

Forschungsbericht: Bandgap-einstellbare Oxynitrid-LaNb2O7-xNx-Nanoblätter

verwandte Sinister

Kumamoto-Universität

Was auch immer oberhalb Solarenergie im Zusammenhang SolarDaily.com