Американські вчені розробили методику дослідження зміни структури полікристалічних плівок дисульфідів перехідних металів під дією електричного струму за допомогою просвічувальної електронної мікроскопії. На прикладі дисульфіду молібдену автори виявили, що найважливішу роль у руйнуванні плівки відіграють порожнечі на кордоні зерен, які ростуть за рахунок міграції атомів молібдену і сірки. Результати дослідження опубліковані в журналі.
Почесні напівпровідники, такі як графен і нітрид бора, мають великий потенціал для застосування в електронних пристроях нового покоління. В останні роки для створення більш стабільних напівпровідникових матеріалів з потрібними електричними, оптичними і каталітичними властивостями синтезують шарковисті структури дихалькогенідів перехідних металів з заданими дефектами. Так, наприклад, електричні властивості меж між зернами діхалькогенідів, отриманими в газовій фазі, відрізняються від властивостей решти структури і залежать від кута нахилу меж зерен. Недавні дослідження показали, що ці кордони в процесі роботи пристрою сильніше нагріваються і окислюються, що скорочує термін служби матеріалу. Подібні явища пояснюють наявністю нанопор і вакансій атомів сірки в плівці.
Для вивчення залежностей властивостей від динамічних змін структури шарів, через матеріал пропускають електричний струм і за допомогою просвічуючого електронного мікроскопа стежать за зміною електричної відповіді матеріалу залежно від нанофізичних явищ у структурі матеріалу. Подібні експерименти технічно складно здійснити, тому досліджень одношарових структур діхалькогенідів перехідних металів цим методом не так багато.
Акшай Мурті (Akshay A. Murthy) з колегами з Північно-Західного університету розробили методику синтезу і вивчення зміни структури полікристалічних плівок одношарового дисульфіду молібдену під дією струму зміщення методом просвічувальної електронної мікроскопії. Вчені помістили на кремнієво-кварцеву сітку мікроскопа електроди з золота на відстані одного мікрону один від одного і перенесли на них полікристалічну одношарову плівку дисульфіду молібдену між парами електродів, до яких потім під'єднали дроти.
Автори виявили, що в електричному полі напружені області біля межі зерен поводяться як джерело вакансій, а порожнечі на кордоні, навпаки, ростуть за рахунок поглинання вакансій, що призводить до появи потоку вакансій у напрямку до меж зерен. Дослідники також виявили, що ця «течія» призводить до виникнення молібденових кластерів, які збираються біля пустот у плівці. Причому процес перебігу вакансій не нескінченний, а досягає метастабільного стану після декількох первинних циклів накладення напруги зміщення.
З'ясування причин руйнування полікристалічної структури одношарових плівок дисульфідів перехідних металів дозволить в майбутньому знайти способи запобігання небажаних процесів. За словами авторів, розроблена методика дозволить дослідити інші плівки і розробляти моделі складних взаємодій атомів, які поліпшать властивості матеріалу в макромасштабі.
Дисульфід молібдена може бути корисний і для виробництва питної води. У 2015 році американські вчені побудували теоретичні моделі мембран з цієї речовини, здатні ефективно опрісняти воду. А через рік після цього стенфордські хіміки розробили нанолабіринт, який міг дезінфікувати воду під дією світла.