청정 에너지의 필요성은 수소에 대한 기대치를 높이고 수소 생산 방법이 필요합니다 전기 화학적으로 물에서 수소를 생성 할 때 백금은 높은 촉매 활성을 나타내는 것으로 알려져 있지만, 백금은 희귀 금속이며 매우 비쌉니다 MOS2저렴하고 고도로 촉매 활동으로 알려져 있었지만 활성 부위 (반응이 발생하는 곳)에 대한 논쟁이있었습니다 또한, MOS2의 바카라 추천 시트 반도체 재료로 우수하며 최근 소형화의 한계에 접근하는 실리콘 장치를 대체하기위한 차세대 반도체로서 많은 관심을 끌었습니다
Kyushu University의 박사 박사 과정 인 Kyushu University의 박사 프로그램 인 Ma Zonpen의 대학원생으로 구성된 연구 그룹 인 Kyushu University의 박사 프로그램 인 Pablo Solis-Fernandez 부교수 Pablo Solis-Fernandez, 과학 및 공학 대학원의 대학원 교수 인 Takahashi School of Nagoa Engineering, Nagoa University, Nagoa Engineering, Nagoa Engineeration, Nagoa Engineeration, Nagoa Engineeration, Nagoa Engineeration, Nagoa Engineeration, Nagoa Engineeration, Nagoa Engineeration, NAGOA SCOOL, NAGOEN Tsukuba 대학의 Okada Susumu 교수, Osaka University 산업 과학 기술 연구소의 Suenaga Kazutomo 교수, Okada Susumu 교수, Osaka University의 Suenaga Kazutomo 교수, Okada Susumu 교수, Tsukuba University의 Okada Susumu 교수의 Toshiaki, Osaka University의 Suenaga Kazutomo 교수, Matsuda Kazunari의 Advanced Science and Technology의 Hayashi Nagamasa 수석 연구원, 및 Kyot and Engine 년, Kyot and Engine 년, 및 Kyot and Engine 년, 및 Kyot and and Kyot and Engine 년,, 및 Kyot and and Kyot Kumamoto University의 고급 과학 기술학과의 Hara Masaru 및 Kumamoto University의 고급 과학 기술부 Hara Masaru 부교수22바카라 추천 리본은 또한 반도체 장치로서 우수한 전기 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌다 이 연구 결과는 청정 에너지의 발달과 차세대 반도체의 발달에 기여할 것으로 예상됩니다
이 연구 결과는 2025 년 1 월 9 일 목요일 오전 4시에 미국 과학 홍보 협회 (American Association of Science of Science)가 발표 한 아카데믹 저널입니다
과학 발전"
고밀도 MOS
2Nanoribbon의 가장자리 (가장자리)에서
전기 화학 반응으로 인한 수소 가스 생성 상상
이 연구에서 실현되었습니다
2바카라 추천 리본은 매우 높은 에지 비율로 인해 촉매로 예상 될 수 있으며 2030 년대의 차세대 반도체 재료로서 유망합니다 앞으로, 우리는 전이 금속 디칼 코게 나이드 (TMD)의 높은 통합을 촉진하는 것과 같이 더 독특하고 독창적 인 연구를 계속 수행 할 것입니다
(교수님)
지구 온난화가 주요 문제가되면서 청정 에너지의 생성 및 사용에 대한 강한 수요가 있습니다 특히 수소는 연료 전지 차량을 포함한 에너지 캐리어로서 점점 더 중요 해지고 있습니다 수소는 촉매를 사용하여 전기 화학적으로 생산 될 수 있지만, 가장 활성 촉매 인 백금은 드물고 매우 비싸기 때문에 주요 문제입니다 이런 식으로, 몰리브덴 이황화 (MOS2) 등전이 금속 Dichalcogenide (TMD)(※ 1)은 저렴하고 백금으로 변형되는 2D 반도체 시트입니다수소 생성 반응 (그녀)(※ 2)에 대한 촉매제가 될 것으로 예상됩니다
10283_104232로 표시되는 TMD는 3 개의 원자와 같습니다 (예 : MOS2의 경우, 두께가 1 mo 및 2 s 인 안정적인 2 차원 시트를 얻을 수 있으며, 두께에도 불구하고 우수한 전기 특성을 나타냅니다 이러한 이유로, 2030 년대의 차세대 반도체의 유망한 후보로 선정되었으며, TMD 반도체의 연구 개발은 거대한 장치 제조업체를 포함하여 전 세계적으로 적극적으로 수행되고 있습니다 그러나 TMD 장치는 여전히 마이크로 가공 기술 및 대량 생산과 같은 많은 도전에 직면 해 있습니다
이 연구에서는 방향에 따라 다른 (이방성) 표면 원자 배열을 갖는 표면 원자 배열을 갖는 사파이어의 비행기를 사용하고, 합성 조건을 세부적으로 검사하여 한 방향으로 배열 된 고밀도 MOS를 얻습니다2성공적으로 합성 된 바카라 추천 리본 구체적으로, Molybdenum 산화물 (MOO3) 및 황 (들)은 원료로 사용되며, 아르곤 가스 흐름이있는 1100 ° C의 사파이어 기판에화학 증기 증착 (CVD)(※ 3) by mos2바카라 추천 리본이 합성되었습니다 그림 1 (a) 및 (b)는 원자 모델과 실제 주사 전자 현미경 (SEM) 사진을 보여줍니다 MOS2바카라 추천 리본이 특정 방향으로 깔끔하게 배향되는 고밀도로 성장하고 있음을 알 수 있습니다 바카라 추천 리본 높이 및 분광 측정 측정에서,이 바카라 추천 리본은 단일 층 MOS2(S-MO-S의 3 개의 원자와 동등한 두께) 이와 같은 MOS2우리는 사파이어 표면의 이방성 원자 배열의 영향으로 인해 단방향 성장이 발생했다고 생각합니다
그림 1 (a) Sapphire 기판에 지향 된 MOS2바카라 추천 리본의 이미지 (b) 오리엔테이션 MOS2의 전자 현미경 사진 블랙 라인은 MOS2바카라 추천 리본 (c) 너비가 10 nm 미만인 MOS2바카라 추천 리본의 고해상도 전자 현미경 이미지 및 모델 다이어그램 미세한 이미지의 밝은 반점은 MO 원자에 해당합니다
몇 가지 예, MOS2바카라 추천 리본의 합성에 대한보고가 있었지만 특수 기판에 원자 단계를 생성 한 다음 그것을 자라서 가장자리의 구조도 톱니 블레이드처럼 크게 왜곡되었습니다 솔루션의 다른 MOS2그것을 더 얇게하기 위해서도보고되었지만 많은 결함이 있었고 두께와 너비는 달랐습니다
원자 분해능 스캐닝 투과 전자 현미경 (STEM)을 사용 하여이 연구의 바카라 추천 리본을 관찰 할 때,도 1 (c)에 도시 된 이미지는 거의 결함이없고 단일 결정 MOS2구조가 있음이 확인되었습니다 우리는 또한 가장자리가 비교적 매끄 럽다는 것을 발견했습니다
다음,이 지향적 MOS2바카라 추천 리본을 전도성 흑연 촉매 활성을 측정하기 위해 전도성 흑연 기판으로 옮겼다 이 경우, 전해질로 채워진 매우 얇은 팁이있는 유리 튜브 (피펫)가 사용되었습니다스캐닝 전기 화학 세포 현미경 (SECCM)(*4)를 사용하여 수소 생성 반응 (그녀)을위한 촉매 적으로 활성 부위를 시각화하려고 시도했다 그림 2 (b)는도 2 (a)에 도시 된 3 개의 바카라 추천 리본에 대한 측정 결과를 보여준다 수소 생성은 환원 반응이며, 현재 값이 높을수록 반응이 더 활성화되어 수소 생성이 더 많아집니다 MOS2바카라 추천 리본의 가장자리는 높은 촉매 활성을 가지고 있음을 알 수 있습니다 현재 값에 대한 상세한 분석은 바카라 추천 리본의 중심에 비해 가장자리에서 활동이 거의 100 배 더 높다는 것을 보여 주었다 또한, 얇은 리본 (그림 2 (a) 및 (b)의 바카라 추천 리본 1)은 큰 모서리/면적 비율을 가지며 단위 면적당 그녀의 활동이 높다는 것이 밝혀졌다 그림 2 (c)는 모서리, 중앙 및 흑연 표면을 비교하여 가장자리가 반응이 발생하는 곳에서 가장 낮은 전압 (과전압), 즉 그녀를 유발할 가능성이 있음을 보여줍니다 상기 결과는 높은 에지 비율을 갖는 바카라 추천 리본이 수소 생성에 적합하다는 것을 보여준다 따라서이 연구에서 고밀도 방향 MOS가 실현되었습니다2바카라 추천 리본과 고급 측정 방법의 조합 인 SECCM은 수소 생성 촉매의 설계 및 제조에 대한 중요한 지침을 제공했습니다
그림 2 (a) 전기 화학 반응에 사용되는 3 개의 바카라 추천 리본의 전자 현미경 사진 (b) 같은 위치에서 활동의 이미지를 매핑합니다 전류의 절대 값이 높을수록 더 많은 수소가 생성됩니다 (c) 다른 위치에서의 현재 프로파일
mos2A- 평면 사파이어에서 실리콘 기판으로 전송 한 후,도 3 (a) 및 (b)에 도시 된 초외 장치 장치를 제조하여 전기 특성을 평가 한 후 반도체 재료로서 바카라 추천 리본의 특성을 조사한다 결과는 그림 3 (c)에 나와 있습니다 폭이 110 nm 인 얇은 바카라 추천 리본 임에도 불구하고, 우리는 투명한 트랜지스터 작동을 관찰 할 수있었습니다 전자의 속도 인 전자 이동성은 44cm2/VS 및 일반 MOS2시트와 같은 값을 얻습니다 또한 리소그래피 및 에칭 프로세스를 사용하여 얇은 바카라 추천 리본 구조를 제조하는 것은 쉽지 않으며, 제조 될 수 있지만 가장자리는 극도로 왜곡되므로 이번에는 현재 자체 구성 MOS2바카라 추천 리본은 매우 얇고 미세한 채널로 우수하다고 말할 수 있습니다 또한,이 MOS2매우 극저온 온도로 냉각되는 바카라 추천 리본 장치의 측정 결과는 그림 3 (d)에 나와 있습니다 바카라 추천 리본은 다중 양자점으로 행동합니다Couloon Diamond(*5)라는 특성이 얻어지고 MOS2우리는 바카라 추천 리본의 저 차원 및 높은 결정도를 확인할 수있었습니다 따라서 MOS2Nanoribbons는 수소 생성 촉매뿐만 아니라 차세대 반도체의 채널로 유망한 것으로 나타났습니다
그림 3 (a, b) mos2반도체 채널 및 실제 전자 현미경 이미지로서 바카라 추천 리본이있는 트랜지스터의 구조 (c) 실온에서의 트랜지스터 특성 (d) 매우 낮은 온도 (42K)에서 얻은 장치 측정 결과 다이아몬드 모양의 다이아몬드 패턴이 얻어지며, 이는 저 차원 물질에 고유 한 행동으로 이해됩니다
이 연구에서 MOS2텅스텐 이황화 외에도 (WS2) 또한 바카라 추천 리본을 만듭니다2WS 주변2로 만든 이종 구조화 된 바카라 추천 리본을 합성하는 데 성공했습니다 이러한 새로운 고차 재료는 훨씬 더 흥미로운 특성을 나타낼 것으로 예상됩니다
앞으로, 우리는 바카라 추천 리본을 동시에 제어 된 위치와 방향으로 통합하기 위해 바카라 추천 리본을 합성하는 것을 목표로하며, 여러 바카라 추천 리본을 결합하는 헤테로바카라 추천 리본과 같은 고유 한 구조를 만들어 새로운 물리적 특성과 응용 분야를 이끌어 낼 것입니다 또한, 우리는 클리너 전달 방법과 에지 제어를 통해 훨씬 더 높은 수소 생성 능력을 달성 할 것입니다 MOS2와 같은 2 차원 재료의 적용과 관련하여, 우리는 또한 많은 대학 및 기업과의 활동적인 산업-아카데미아 협력을 통해 실제 응용 프로그램을 홍보 할 것입니다
이 연구는 과학 연구, 스포츠, 과학 및 기술의 과학 연구 학업 변화 영역 연구 (a) "25 차원 재료 과학 부여부 : 사회 변화로 향한 패러다임 전환 (대표 : 전 후 키키)"(JP21H05232, JP21H05233, JP21H05235, JP21H05235, JP22H05478, JP22H05441, JP22H05448, JP22H05459, JP24H01165, JP24H01189, JP24H00478), 과학 프로모션을위한 일본의 연구원에 의해 승인되었다 (jpmjcr20b1, jpmjcr18i1, jpmjcr23a2, jpmjcr24a5), 전략적 크리에이티브 리서치 프로모션 프로젝트 ACT-X (JPMJAX23DH) 및 신흥 연구 지원 프로젝트 (JPMJFR203K)
게시 된 잡지 :과학 발전
제목 : 높은 촉매 반응성을 갖는 정렬 된 전이 금속 Dichalcogenide 바카라 추천 리본의 조밀 한 배열의 격자 유도 성장
저자 : Zongpeng MA, Pablo Solís-Fernández, Kaito Hirata, Yung-chang Lin, Keisuke Shinokita, Mina Maruyama, Kota Honda, Tatsuki Kato, Aika Uchida, Hiroto Haritar, Masahiro Harai Matsuda, Kazu Suenaga, Susumu Okada, Toshiaki Kato, Yasufumi Takahashi, Hiroki Ago
doi : 101126/sciadvadr8046