Инженеры разработали новую стратегию создания квантовых точек из дихалькогенидов переходных металлов
Двумерные (2-D) наноматериалы из дихалькогенидов переходных металлов (TMD), такие как молибденит (MoS2), обладают широким спектром потенциальных применений в биомедицине, сенсорах, катализе, фотодетекторах и устройствах накопления энергии. Их меньшие аналоги, TMD квантовые точки (QDs), ещё больше усиливают оптические и электронные свойства TMD и перспективны для каталитических и биомедицинских приложений. Однако их применение ограничено из-за сложностей синтеза.
Инженеры из Национального университета Сингапура (NUS) разработали экономически эффективную и масштабируемую стратегию синтеза TMD QDs. Новая стратегия также позволяет целенаправленно изменять свойства квантовых точек под разные задачи.
Нисходящая стратегия синтеза TMD QDs
Текущий синтез наноматериалов TMD основан на нисходящем подходе: руды дробятся от миллиметрового до нанометрового масштаба физическими или химическими методами. Этот метод, хотя и точен, имеет низкую масштабируемость, дорог и затруднителен для получения QDs стабильного размера.
Восходящая стратегия для синтеза TMD QDs
Команда инженеров NUS разработала новую восходящую стратегию синтеза, которая позволяет конструировать TMD QDs заданного размера. Это более дешёвый и масштабируемый метод.
TMD QDs синтезируются в результате реакции оксидов или хлоридов переходных металлов с халькогеновыми предшественниками в мягких водных условиях при комнатной температуре. Используя этот подход, команда создала небольшую библиотеку из семи TMD QDs и смогла соответствующим образом изменять их электронные и оптические свойства.
«Использование восходящего подхода... позволяет нам варьировать соотношение ионов переходного металла и ионов халькогена в реакции, чтобы синтезировать TMD QDs с желаемыми свойствами. Кроме того, мы можем синтезировать новые TMD QDs, не встречающиеся в природе», — объяснил доцент Дэвид Леонг, руководитель разработки.
Применение TMD QDs в терапии рака и не только
Команда синтезировала MoS2 QDs для демонстрации биомедицинского применения. Эксперименты показали, что дефектные свойства MoS2 QDs можно точно настроить с помощью восходящего подхода для генерации различного уровня окислительного стресса. Это позволяет использовать их в фотодинамической терапии — перспективном методе лечения рака.
«TMD QDs, такие как MoS2 QDs, могут предложить более безопасную альтернативу [органическим соединениям], поскольку некоторые переходные металлы, такие как Mo, сами по себе являются необходимыми минералами и могут быстро метаболизироваться после лечения», — добавил доц. Леонг.
Потенциал TMD QDs выходит далеко за рамки биомедицины. В дальнейшем команда работает над расширением библиотеки TMD QDs и их оптимизацией для других приложений, таких как экраны нового поколения, передовые электронные компоненты и даже солнечные элементы.