Preparazione di Liquid-espansa di metalli di transizione Dichalcogenide nanosheets regolabile dimensioni e spessore: uno stato del protocollo d'arte

Engineering

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Summary

Un protocollo per l'esfoliazione liquido di materiali stratificati per nanosheets, la loro selezione di dimensione e misura le dimensioni con tecniche microscopiche e spettroscopiche è presentato.

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Backes, C., Hanlon, D., Szydlowska, B. M., Harvey, A., Smith, R. J., Higgins, T. M., Coleman, J. N. Preparation of Liquid-exfoliated Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets with Controlled Size and Thickness: A State of the Art Protocol. J. Vis. Exp. (118), e54806, doi:10.3791/54806 (2016).

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Abstract

Introduction

La possibilità di produrre e grafene processo correlato cristalli (2D) bidimensionali in fase liquida li rende materiali promettenti per un numero sempre crescente di applicazioni come materiali compositi, sensori, in elettronica (opto) flessibili stoccaggio e la trasformazione dell'energia e. 1-6 Per sfruttare nanomateriali 2D all'interno delle applicazioni come queste richiedono inchiostri funzionali economici e affidabili con dimensioni on-demand laterale e lo spessore dei componenti su scala nanometrica, così come le proprietà reologiche e morfologiche controllate suscettibili di processi di stampa / rivestimento su scala industriale. 7 A questo proposito, in fase liquida esfoliazione è diventato un importante tecnica di produzione che dà accesso a tutta una serie di nanostrutture in grandi quantità. 6,8,9 Questo metodo comporta la sonicazione o tranciatura di cristalli stratificati in liquidi. Se il liquido viene opportunamente scelto (ad esempio, solventi adatti o tensioattivo) i nanosheets saranno stabilized contro riaggregazione. Numerose applicazioni e dispositivi a prova di principio sono stati dimostrati da tali tecniche. 6 Probabilmente la più grande forza di questa strategia è la sua versatilità, come numerosi cristalli genitore strati possono essere esfoliate e trattati in modo simile, che fornisce accesso a una vasta gamma di materiali che possono essere su misura per l'applicazione desiderata.

Tuttavia, nonostante questa recenti progressi, la polidispersità risultante che si pone a causa di questi metodi di produzione in fase liquida (in termini di lunghezza nanosheet e spessore) presenta ancora un collo di bottiglia nella realizzazione di dispositivi ad alte prestazioni. Questo è soprattutto perché lo sviluppo di tecniche di selezione dimensioni nuovi e innovativi ha finora richiesto lunghezza nanosheets e caratterizzazione spessore mediante microscopia noioso statistica (microscopia a forza atomica, AFM e / o la microscopia elettronica a trasmissione, TEM).

Nonostante queste sfide, sevetecniche di centrifugazione RAL sono stati segnalati per raggiungere la lunghezza e lo spessore di smistamento. 6,10-13 Lo scenario più semplice è centrifugazione omogenea, dove la dispersione viene centrifugato in un dato accelerazione centrifuga e il supernatante viene decantato per l'analisi. La velocità di centrifugazione imposta la dimensione cut-off, per cui maggiore è la velocità, minore sono le nanosheets nel surnatante. Tuttavia, questa tecnica soffre di due principali svantaggi; in primo luogo, quando nanosheets grandi sono da selezionare (cioè, la dispersione viene centrifugato a bassa velocità e il supernatante viene decantato) tutti nanosheets piccoli rimarranno inoltre nel campione. In secondo luogo, indipendentemente dalla velocità di centrifugazione, una parte significativa del materiale tende ad essere sprecata nel sedimento.

Una strategia alternativa per la selezione dimensione è gradiente di densità (o isopycnic) centrifugazione. 11,14 In questo caso, la dispersione viene iniettato in una provetta da centrifuga containing un mezzo gradiente di densità. Durante ultracentrifugazione (tipicamente> 200.000 xg), un gradiente di densità è formato e le nanosheets passare al punto nella centrifuga dove la loro densità di galleggiamento (densità compreso lo stabilizzatore e shell solvente) corrisponde alla densità del gradiente. Si noti che il nanomateriale può muoversi verso l'alto durante questo processo (a seconda di dove è stato iniettato). In tal modo, i nanosheets sono effettivamente ordinati per spessore piuttosto che di massa (al contrario di centrifugazione omogenea). Anche se questa procedura offre un'opportunità unica per ordinare nanosheets da spessore, soffre di svantaggi notevoli. Ad esempio, le rese sono molto basse e attualmente non consentono la produzione di massa di nanosheets separati. Questo è in parte legato a basso contenuto di monostrati in stock dispersioni dopo liquido-esfoliazione e può potenzialmente essere migliorata ottimizzando le procedure di esfoliazione in futuro. Inoltre, esso è tipicamente un multi-step tempoprocesso ultracentrifugazione che coinvolge più iterazioni per raggiungere selezione efficiente dimensioni. Inoltre, nel caso di nanomateriali inorganici, è limitata a dispersioni polimeriche stabilizzate per ottenere le densità di galleggiamento richiesti e il mezzo di gradiente nella dispersione può interferire con l'ulteriore elaborazione.

Abbiamo recentemente dimostrato che una procedura che chiamiamo liquido cascata centrifugazione (LCC) offre un'alternativa interessante, 13 come si descrive inoltre in questo manoscritto. Questa è una procedura multi-step che è estremamente versatile permettendo varie cascate essere progettato secondo il risultato desiderato. Per dimostrare questo processo, una cascata di serie è raffigurata nella figura 1 e coinvolge più fasi di centrifugazione per cui ogni dispone di una velocità superiore di quello precedente. Dopo ogni passaggio, il sedimento viene mantenuto e il supernatante viene quindi utilizzato nella fase di procedimento. Come risultato, ogni sedimenti contiene nanosheets in un determinatointervallo di dimensioni che sono stati "intrappolati" tra due centrifugazioni con diverse velocità; quello inferiore rimozione nanosheets più grandi nel sedimento precedente mentre la velocità più elevata rimuove le nanosheets più piccoli nel surnatante. Fondamentale per LCC, il sedimento risultante può essere ridisperso completamente sonicazione lieve nel rispettivo supporto, che in questo caso è di sodio acquoso colato di H 2 O-SC (a concentrazioni SC a partire da 0,1 g L -1). Il risultato è dispersioni con virtualmente qualsiasi concentrazione scelta. È importante sottolineare che, praticamente non desidera è sprecato in LCC, conseguente raccolta di relativamente grandi masse di nanosheets size-selezionato. Come mostrato qui, abbiamo applicato questa procedura per un certo numero di nanosheets liquido espansa tra MoS 2 e WS 2, così come il gas, 15 nero fosforo 16 e 17 grafene in entrambi i sistemi di solventi e tensioattivi.

Questo immissio centrifugazione unicoe consente l'efficiente formato-selezione dei liquidi espansa nanosheets e successivamente ha consentito un avanzamento significativo in termini di dimensioni e la determinazione di spessore. In particolare, grazie a questo approccio abbiamo dimostrato precedentemente che l'estinzione ottica (e assorbanza) spettri dei nanosheets cambiano sistematicamente come funzione sia nanosheets laterali dimensioni e nanosheets spessore. Come si riassumono qui, ciò ha permesso di collegare il profilo spettrale nanosheet (specificamente il rapporto di intensità in due posizioni di spettro estinzione) alla lunghezza media nanosheet a causa di effetti di bordo nanosheet. 12,13 importante, la stessa equazione può essere utilizzato per quantificare le dimensioni di MoS 2 e WS 2. Inoltre, mostriamo che la posizione A-eccitone sposta verso lunghezze d'onda inferiori in funzione dello spessore medio di nanosheet causa di effetti di confinamento. Anche se esfoliazione, così come la selezione delle dimensioni e determinazione sono in generale piuttosto robprocedure UST, l'esito dipende dal quantitativo sottigliezze nel protocollo. Tuttavia, soprattutto per i nuovi arrivati ​​al campo, è difficile giudicare quale processo i parametri più rilevanti. Questo si riduce al fatto che le sezioni sperimentali di articoli di ricerca forniscono solo un protocollo ruvida, senza discutendo quale esito è prevedibile quando si modifica la procedura o dando un razionale dietro il protocollo. In questo contributo, intendiamo affrontare questo, oltre a fornire una guida dettagliata e discussione alla produzione di nanosheets liquido espansa di dimensioni controllate e alla determinazione accurata delle dimensioni da ciascuna microscopio o analisi degli spettri dell'estinzione statistica. Siamo convinti che questo contribuirà a migliorare la riproducibilità e spero che sarà una guida utile per altri sperimentali in questo settore di ricerca.

Figura 1
Figure 1: Schema della selezione formato per centrifugazione a cascata liquido. nanosheets size-selezionati sono raccolti in sedimenti. Ogni sedimento viene raccolta o "intrappolato" tra due velocità di centrifugazione (Q) a partire da bassi regimi e che vanno a quelli più alti di gradino in gradino. Il sedimento scartato dopo la prima centrifugazione contiene cristalliti strati unexfoliated mentre il surnatante scartato dopo l'ultima fase di centrifugazione contiene estremamente piccole nanosheets. dispersioni dimensioni selezionati vengono preparati ri-dispersione dei sedimenti raccolti nello stesso mezzo (qui soluzione acquosa di tensioattivo) a volumi ridotti. Adattato con il permesso di 13. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

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Protocol

1. Liquido Esfoliazione - Preparazione di un idoneo Dispersioni archivio

  1. Montare una tazza del metallo sotto un sonotrodo in un bagno di ghiaccio.
  2. Immergere 1,6 g della polvere TMD in 80 ml di soluzione acquosa di sodio colato (SC) tensioattivo (concentrazione di colato di sodio, C SC = 6 g L -1) nella tazza di metallo.
  3. Spostare la punta sonica al fondo della tazza del metallo e poi da ~ 1 cm. Avvolgere un foglio di alluminio della sonda sonora per evitare perdite.
  4. Sonicare la miscela sotto ghiaccio raffreddamento dalla sonda ultrasuoni per evitare il riscaldamento con una solida punta piatta (processore 750 W) per 1 ora a 60% di ampiezza (impulso di 6 s su e 2 s OFF).
  5. Centrifugare la dispersione ad una velocità di centrifugazione di 2.660 g per 1,5 ore. Eliminare il surnatante contenente impurità e raccogliere il sedimento in 80 ml di soluzione di tensioattivo fresco (C SC = 2 g L -1).
    NOTA: utilizzare altezze massime di riempimento nei tubi centrifuga di massimo 10 cm. Otherwise, aumentare il tempo di centrifugazione.
  6. Sottoporre la dispersione ad una seconda, più sonicazione usando la punta solida piatta per 5 ore a 60% di ampiezza (impulso di 6 s su e 2 s off) sotto ghiaccio-raffreddamento. Sostituire il bagno di ghiaccio ogni 2 h durante la pausa la sonicazione.

2. Nanosheet Selezione del formato da Liquid Cascade centrifugazione

NOTA: Per selezionare nanosheets per dimensione, centrifugazione a cascata liquida con sequenza crescente accelerazione centrifuga è applicata (Figura 1). La procedura seguente è raccomandato come selezione standard dimensioni della cascata nel caso di TMD. Per altri materiali, può essere necessario un aggiustamento velocità di centrifugazione.

  1. Rimuovere la polvere unexfoliated per centrifugazione a 240 g (1,5 KRPM), 2 h. Eliminare il sedimento.
  2. Centrifugare il surnatante ad un'accelerazione centrifuga più alta: 425 g (2 KRPM), 2 h. Raccogliere il sedimento in tensioattivo fresco a volume ridotto (3-8 ml).
  3. Centrifuga lasurnatante a ancora più elevata accelerazione centrifuga: 950 g (3 KRPM), 2 h. Raccogliere il sedimento in tensioattivo fresco a volume ridotto (3-8 ml).
  4. Ripetere questa procedura con le seguenti accelerazioni centrifughe: 1.700 g (4 KRPM), 2.650 g (5 KRPM), 3.500 g (6 KRPM), 5.500 g (7,5 KRPM), e 9,750 g (10 KRPM).

3. Determinazione del nanosheets dimensione e spessore al microscopio di statistica

NOTA: Se le metriche spettroscopiche sono già disponibili, sezione 3 può essere saltata o ridotta, vale a dire, non è effettuata per ogni campione.

  1. Lunghezza: microscopia elettronica a trasmissione (TEM)
    1. Deposizione
      1. Diluire le dispersioni ad alta concentrazione con acqua (per ridurre la concentrazione di tensioattivo) in modo che siano di colore chiaro. Goccia colata su una griglia (per esempio carbonio bucata, 400 mesh) disposto su una membrana filtrante per allontanare il solvente in eccesso.
    2. Imaging
      1. Record imag multiplaes su diverse posizioni sulla griglia di partenza. Regolare il campo di vista a seconda delle dimensioni nanosheet. Per una guida esaustiva di immagini TEM, vedi riferimento 18.
    3. Analisi lunghezza statistica effettuata utilizzando ImageJ
      1. Aprire il software ImageJ, selezionare l'immagine TEM relativo tramite il menu "File" e "aperto" l'immagine. L'immagine si apre in una nuova finestra.
      2. Fare clic sulla scheda "analizzare". Selezionare "scala set" dal menu a discesa. Una nuova finestra si aprirà. Fai clic su "rimuovere scala", spuntare "globale" e fare clic su "OK".
      3. Selezionare lo strumento "linea". Disegnare un profilo di linea lungo la lunghezza della barra scala dell'immagine TEM.
      4. Fai clic su "analizzare". Selezionare "scala set" dal menu a discesa. Inserire la lunghezza della barra di scala in nm nella casella "distanza nota" e fare clic su "OK".
        NOTA: La distanza della linea tracciata sulla barra scala viene visualizzata in pixel. Selezionare lo strumento "linea" e misurare la lunghezza nanosheet tracciando una linea di profilo del l'asse più lungo del nanosheet.
      5. Premere il tasto "Ctrl + M" per misurare. Una nuova casella "risultati" si apre con la lunghezza nanosheet visualizzato nella colonna "lunghezza".
      6. Ripetere il passaggio 3.1.3.6 per tutti nanosheets depositati singolarmente (non quelli aggregati) nell'immagine.
      7. Quando si apre una nuova immagine, ripetere i passaggi 3.1.3.3- 3.1.3.7. Contare il lunghezza di 150 nanosheets.
        NOTA: Tutti i dati di lunghezza nanosheet è compilato nella finestra "risultati" e può essere copiato in altri programmi per ulteriori elaborazioni.
  2. Spessore: microscopia a forza atomica (AFM)
    1. Diluire dispersione così che sono quasi trasparenti all'occhio umano (corrispondente alla intensità estinzione idealmente ~ 0,2 a 1 cm di cammino ottico a 400 nm). Nel caso di dispersioni tensioattivi, diluire con acqua non tensioattivo.
    2. Far cadere-gettato su wafer pre-riscaldata. Per la dispersione a base di acqua, riscaldare il wafer a ~ 170 ° C su una piastra calda e deposito di 10 ml per 0,5 x 0,5 cm 2 wafer.
    3. Risciacquare le cialde accuratamente con un minimo di 5 mL di acqua e 3 ml di 2-propanolo per rimuovere tensioattivo residuo e altre impurità.
    4. Scansione e salvare più immagini in tutto il campione con l'AFM in modalità tapping. Per le piccole nanosheets utilizzare una risoluzione di 512 linee per immagine e immagine Dimensioni di massimo 2 x 2 micron 2. Per campioni contenenti nanosheets grandi, aumentare il campo visivo fino a 8 x 8 micron 2. Utilizzare velocità di scansione a seconda dei casi (tipicamente 0.4-0.7 Hz). In alternativa, eseguire la scansione di aree più grandi a più alta risoluzione.
    5. Misura di spessore utilizzando Gwyddion Software
      1. Aprire il software e selezionare l'immagine AFM rilevanti tramite "file" e "aperto". L'immagine si apre in una nuova finestra.
      2. Correggere lo sfondo utilizzando i "dati a livello di piano medio subtraction "" align righe "e" cicatrici orizzontali corrette "nella sezione" dati di processo "del menu principale. Applicare le correzioni, modificare il colore dell'immagine per un migliore contrasto facendo clic destro sulla leggenda e impostare piano z a zero.
      3. Zoom nella regione scelta (se conveniente). Fare clic sullo strumento "raccolto" nel menu principale. Trascinare il cursore sopra l'immagine per segnare la regione scelta. Premere il tasto "Applica". Controllare il "creare nuovo canale" per aprire la regione selezionata in una nuova finestra.
      4. Selezionare "profili estratto" dal menu Strumenti. Si apre una nuova finestra.
      5. Tracciare una linea attraverso il nanosheet. Annotare lo spessore di una tabella. Nel caso di nanosheets non omogeneo di spessore, la media dello spessore di tutti i nanosheet. Prestare la massima attenzione per misurare nanosheets solo depositati singolarmente e non aggregati.
      6. Ripetere l'operazione per tutti i 3.2.5.3-3.2.5.5 nanosheets sull'immagine.
      7. Ripetere 3.2.5.1-3.2.5.6 per tutti images registrato. Conteggio minimo 150 nanosheets.
  3. Conversione di spessore AFM al numero di strati
    NOTA: apparente altezze AFM da nanomateriali espansa liquidi sono di solito sovrastimato a causa della presenza di solvente residuo. Inoltre, misurazioni di altezza accurate di campioni omogenei (come nanomateriali depositati su substrati) usando AFM sono generalmente difficile a causa contributi di effetti come forze capillari e adesione che dipendono dai parametri del materiale e di misurazione. 19,20 Per superare questi problemi e per convertire lo spessore misurato AFM evidente per il numero di strati, una procedura denominata analisi gradino è stato sviluppato come descritto nel seguito. 12,13,16,21. Passi 3.3.1-3.3.4 possono essere saltati se l'altezza del gradino è noto.
    1. Aperto, corretto e ritagliare l'immagine AFM come descritto al punto 3.2 per selezionare un nanosheet con terrazze chiaramente distinguibile.
    2. Misurare l'altezza in tutto ilnanosheet usando lo strumento profilo "estrarre".
      NOTA: i profili ad hoc dimostrano passi discreti come quello della Figura 2B inserto.
      1. Registrare l'altezza di queste fasi (cioè, la differenza di altezza da una terrazza all'altra sul nanosheet).
    3. Contare almeno 70 di questi passaggi.
    4. Tracciare l'altezza del gradino in ordine crescente (Figura 2C).
      NOTA: Si osservi che per TMD l'altezza del gradino apparente è sempre un multiplo di ~ 1.9 nm.
    5. Dividere lo spessore AFM apparente (misurata come descritto nella sezione 3.2) da 1,9 nm per ottenere il numero di layer.
      NOTA: Altri materiali hanno altri fattori di conversione altezza del gradino che richiedono una taratura diversa.

4. Determinazione della MoS 2 e WS 2 dimensione e spessore Sulla base di estinzione Spectra

  1. acquisizione Spectra
    1. Diluire i campioni ad alta concentrazione con il respective media (qui acquosa di sodio colato, 2 g L -1) per produrre estinzioni di sotto del 2 per l'intera gamma spettrale.
    2. Impostare gli incrementi per l'acquisizione spettrale di 0,5 nm nelle impostazioni dello strumento o utilizzare la velocità di scansione lenta o media.
    3. Scegliere le impostazioni "di base sottrarre" nelle impostazioni dello strumento. Posizionare la cuvetta contenente la soluzione di colato di sodio acquoso nel compartimento campione dello spettrometro ed eseguire la misurazione.
    4. Rimuovere la cuvetta con la soluzione di colato di sodio dal spettrometro e svuotarla. Riempire nel campione, posizionare il campione nel compartimento campione dello spettrometro ed eseguire una scansione del campione.
  2. determinazione Lunghezza da rapporti di intensità
    1. Opzione 1: Read-off l'intensità alla A-eccitone, Ext A (~ 660 nm per MoS 2 e 620 nm per WS 2) e il minimo Ext minimo locale (345 nm per MoS 2 e 295 nm per WS 2). Dividerel'intensità sulla A-eccitone dall'intensità al minimo locale per ottenere il rapporto di intensità Ext A / Ext min.
    2. Determinare la lunghezza nanosheet media, <L> utilizzando l'equazione 1.
      Equazione 1 (Eq. 1)
      dove Ext A / Ext min è il rapporto di intensità del estinzione alla A-eccitone (Ext A) e il minimo locale (Ext min).
      NOTA: L'equazione vale per entrambi MoS 2 e WS 2. Tuttavia, la sua precisione è limitata soprattutto per le piccole nanosheets.
    3. Opzione 2: Determinare il rapporto di intensità del massimo locale nella regione UV dello spettro, Ext Max-HE (270 nm per MoS 2 e 235 nm per WS 2) e il minimo locale, min Ext (345 nm per MoS 2 e 295 nm per WS 2)
    4. Determinare la lunghezza nanosheet media, <L> utilizzando l'equazione 2.
      "Equazione Con Ext max-HE denota l'intensità al massimo locale ad alta energia (270 nm per MoS 2 e 235 nm per WS 2) e Ext min l'intensità di estinzione alla minima locale (345 nm per MoS 2 e 295 nm per WS 2 ).
      NOTA: Opzione 2 dà una misura più accurata delle dimensioni laterali. Tuttavia, la regione ad alta energia non può essere accessibile in tutti i solventi / tensioattivo.
  3. Concentrazione
    1. Registrare l'intensità di estinzione relativo a 1 cm cammino ottico a 345 nm per MoS 2 e 235 nm per WS 2, rispettivamente.
      NOTA: Dividere l'estinzione misurata registrato dal cammino ottico della cuvetta.
    2. Dividere questa intensità dai coefficienti di estinzione di 68 large -1 cm -1 a 345 nm per MoS 2 e 47 large -1 cm -1 a 235 nm per WS 2 per ottenere la Nanosconcentrazione heet in gL -1.
  4. determinazione spessore da A-eccitone posizione
    1. Calcolare la derivata seconda dello spettro.
      1. Utilizzando l'analisi dei dati e software di grafica (ad esempio, OriginPro), selezionare la colonna contenente l'intensità estinzione. Fare clic sulla scheda "analisi", selezionare "matematica" dal menu a tendina e "differenziare", "finestra aperta". Una nuova finestra si aprirà. Impostare l'ordine derivato di 2 e premere OK.
    2. Smooth la derivata seconda facendo la media adiacente (~ 10-20 punti per finestra in A-eccitone regione).
      1. Ad esempio, utilizzando il software di analisi dei dati e grafici, tracciare il secondo spettro derivata.
        1. Con la finestra grafica attiva, cliccare su "analisi" e scegliere "trattamento del segnale", poi "liscio", quindi "dialogo aperto" dal menu a discesa. Una nuova finestra si aprirà.
        2. scegliere4; della media Adiacente "come metodo di smoothing e impostare i punti a 20.
        3. Tracciare lo spettro levigata risultante che viene visualizzato come nuove colonne. Se il rumore è ancora alto, ripetere la lisciatura.
          NOTA: Generalmente, smoothing spettrale è necessario per ridurre il rumore a meno di utilizzare tempi di integrazione ad elevato durante la misurazione. Il livellamento appropriata è una parte importante della analisi dei dati e il metodo di smoothing appropriata dipende dal risultato desiderato. Questo particolare metodo di smoothing è ideale solo per determinare la posizione picco medio. 13
    3. Leggere-off posizione di picco della derivata seconda. Questa è la lunghezza d'onda della A-eccitone, λ A. In alternativa, effettuare le operazioni descritte nel 4.4.4-4.4.7.
    4. Convertire l'asse x da lunghezza d'onda di energia utilizzando la relazione:
      E (eV) = 4.135E-6 * 2.997E8 / λ (nm)
    5. Montare la derivata seconda alla derivata seconda del Lorentzian.
      NOTA: Un Lorentzian può essere scritto come
      Equazione 3 (Eq. 3)
      Dove H è l'altezza, E '0 è il centro e w è la FWHM. Derivando due volte rispetto alla E
      Equazione 4 (Eq. 4)
      1. Nel software di analisi dei dati e grafici, scegliete "Strumenti" dal menu principale e selezionare "costruttore la funzione di montaggio". Una nuova finestra si aprirà.
      2. Selezionare "creare una nuova funzione", fare clic su Avanti.
      3. Lasciare le impostazioni predefinite, dare la funzione di un nome e fare clic su Avanti.
      4. Impostare "h, e, w" come parametri, fare clic su Avanti.
      5. Enter "(-8 * h / w ^ 2) * (1-3 * (2 * (Es) / w) ^ 2) / (1+ (2 * (Es) / w) ^ 2) ^ 3", come corpo della funzione, fare clic su fine.
      6. Plot solo la regione A-eccitone del secondo spettro derivato sul scala di energia.
      7. Con ilGrafica finestra attiva, fare clic sulla scheda "analisi". Scegliere "montaggio", "curva non lineare in forma", "dialogo aperto" dal menu a discesa. Una nuova finestra si aprirà.
      8. Selezionare "definito dall'utente" nella categoria e scegliere la funzione precedentemente costruita nella casella funzione. In "Parametri" scheda impostare i valori iniziali per w a 0,1, ed E per 1,99 per WS 2 e 1,85 per MoS 2. Premere il tasto "fit"
    6. Registrare l'energia E '0, che è l'energia associata alla A-eccitone, E' A.
    7. Determinare il numero di strati secondo equazioni 5 (MoS 2) e 6 (WS 2).
      Equazione 5 (Eq. 5, MoS 2)
      equazione 6 (Eq. 6, WS 2)
      con λ A denota la lunghezza d'onda della A-eccitomotorian ed E A denota l'energia della A-eccitone.

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Representative Results

Liquido cascade centrifugazione (figura 1) è una tecnica potente per ordinare nanosheets liquido-espansa di dimensioni e spessore come illustrato in figura 2 sia MoS 2 e WS 2. dimensioni e spessori laterali Nanosheet possono essere caratterizzati da TEM statistica e AFM rispettivamente. Una tipica immagine AFM è mostrato in Figura 2A. Lo spessore nanosheet apparente viene convertito in strato numero mediante analisi gradino (Figura 2B e C). Statistici microscopica lunghezza rendimenti analisi e il numero di strati istogrammi come illustrato nella figura 2D ed E, rispettivamente. Questa analisi su un ampio numero di frazioni prodotte da LCC viene usato per caratterizzare il processo di selezione di formato. In Figura 2F e G, il numero medio di lunghezza nanosheet e livello viene tracciata come funzione della centl'accelerazione RAL del LCC. Una tendenza simile è stato osservato sia per MoS 2 e WS 2. Per ottenere ulteriori approfondimenti sia in selezione esfoliazione e le dimensioni, la lunghezza è tracciata in funzione del numero di layer nanosheet nella figura 2H che mostra le relazioni ben definite che confermano che più piccoli, nanosheets sottili sono separati da quelli più grandi, più spessi.

Anche se le statistiche microscopia sono una base importante per caratterizzare il processo di selezione per taglia, soffrono l'inconveniente di essere estremamente tempo. In alternativa, spettri estinzione ottico può essere utilizzato per quantificare sia in lunghezza e spessore. Questo è illustrato nella figura 3. Figura 3A e C mostrano spettri estinzione ottica di MoS 2 (A) e WS 2 (C) con differenti formati nanosheet medi e spessori. Figure 3B e D mostrano la corresponding montati derivate seconde della regione A-eccitone dei due materiali che illustrano spostamenti dei picchi ben definiti della transizione.

Un modo per esprimere i cambiamenti spettrali avviene tramite rapporti di intensità di picco in posizioni fisse spettrali. Se questi sono scelti con cura, possono essere correlati alla durata media nanosheet come mostrato in figura 3E, F. È interessante notare che i dati per MoS 2 e WS 2 crolla sulla stessa curva se si scelgono posizioni di picco appropriate. Ad esempio, intensità dei picchi della A-eccitone il minimo locale Ext A / Ext min seguono lo stesso andamento per entrambi i materiali (Figura 3E), nonché il rapporto di intensità di picco al massimo alta energia sul minimo locale Ext Max- HE / Ext min (Figura 3F). Ciò significa che la dimensione nanosheet per entrambi i materiali può essere quantitativamente legata alla lunghezza nanosheet tramite m> le stesse equazioni (Eq. 1 e 2). A causa dei cambiamenti di forma spettrale, coefficienti di estinzione dipendono anche dalle dimensioni nanosheet. Questo è più o meno grave a seconda della posizione spettrale. Ad esempio, come rappresentato in figura 3G, il coefficiente di estinzione della A-eccitone per entrambi i materiali è fortemente dipendente lunghezza. Tuttavia, questo non è il caso a 345 nm per MoS 2 e 235 nm per WS 2 in modo che il coefficiente di estinzione alla queste posizioni spettrali può essere usato come misura ragionevolmente robusto per concentrazione nanosheet su una vasta gamma di dimensioni. Inoltre, gli spettri di estinzione non solo forniscono informazioni in nanosheet dimensioni laterali e la concentrazione dispersa, ma anche di spessore nanosheet. Il numero di strati può essere quantitativamente correlato al picco posizione / energia della A-eccitone (ottenuti dall'analisi della derivata seconda) come rappresentato nella Figura 3H.

"> figura 2
Figura 2: Determinazione della taglia e il risultato della selezione dimensioni LCC per MoS 2 e WS 2. A) immagine Rappresentante AFM di nanosheets depositati singolarmente in due dimensioni (in alto) e tridimensionali in basso vista (). Da tali immagini, lunghezza nanosheet, L e altezza AFM apparente, vale a dire, lo spessore, t è determinata. B) L'immagine (nel riquadro) e il profilo linea attraverso un nanosheet disomogeneamente espansa. Passi associati con terrazze sul nanosheet sono chiaramente distinguibili. C) altezze fase di nanosheets come in B tracciati in ordine crescente. Per entrambi MoS 2 e WS 2, questi sono sempre un multiplo di 1,9 nm. Questo significa uno strato ha uno spessore AFM apparente di 1,9 nm. D) Istogramma di lunghezza nanosheet di un campione rappresentativo da TEM statistica. E) Numero di strato, N N è stato determinato dividendo lo spessore evidenti dalla altezza del gradino di 1,9 nm. F, G) Media lunghezza nanosheet <L> (F) e il numero di strati <N> (G) tracciata in funzione della RCF centrale nella LCC. H) Terreno di lunghezza nanosheet in funzione dello spessore per la dimensione selezionata MoS 2 e WS 2. Adattato con il permesso di 12,13. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3
Figura 3: spettri estinzione e la dimensione spettroscopiche e metriche di spessore. A, C) estinzione ottico spettri di LCC separato MoS 2 (A) e WS 2 (C B, D) Secondo derivati del A-eccitone tracciati rispetto all'energia per MoS 2 (B) e WS 2 (D) dopo l'attenuazione della derivata seconda della media adiacente. Le linee continue sono adatte alla derivata seconda di una Lorentzian valutazione delle posizioni di picco / energie. E, F) Piazzole di rapporti di intensità di picco in funzione della lunghezza nanosheet media <L>. I dati per MoS 2 e WS 2 cade sulla stessa curva. Quindi le stesse equazioni possono essere utilizzati per quantificare lunghezza nanosheet. E) Trama del rapporto di intensità di picco al minimo A-eccitone / locale. <L> può essere determinata secondo l'equazione 1. F) Trama del rapporto di intensità di picco al minimo massima ad alta energia / locale. <L> può essere determinata secondo l'equazione 2. G) coefficiente di estinzione alla differenti posizioni spettrali come funzione della lunghezza nanosheet. In alcune posizioni spettrali (come la A-eccitone), coefficienti di estinzione sono altamente dipendente dalla dimensione, mentre in altri (345 nm per MoS 2 e 235 nm per WS 2) non è questo il caso. H) Trama di energie di picco A-eccitoni (dalla seconda derivati) tracciata in funzione del numero di layer <N>. I numeri di livello possono essere determinati in base alle equazioni 5 e 6. Adattato con il permesso di 12,13. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

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Discussion

preparazione del campione

I campioni qui descritti sono prodotti da punta sonicazione. procedure esfoliazione alternativi possono essere utilizzati, ma porteranno a diverse concentrazioni, dimensioni laterali e gradi di esfoliazione. ampiezze più elevate e più sugli impulsi durante la sonicazione deve essere evitato per evitare di danneggiare il sonicatore. Risultati simili sono stati ottenuti usando 500 processori W. Tuttavia, il tempo sonicazione e l'ampiezza ha un impatto sulla esfoliazione nanosheet e variazioni da questo protocollo può comportare diverse dimensioni nanosheet e concentrazioni rispetto a quella presentata qui. Si precisa che il raffreddamento è critico durante la sonicazione, il riscaldamento può danneggiare e degradare le nanosheets e deteriorare le proprietà ottiche conseguenti del materiale ottenuto. Mentre elevate concentrazioni iniziali della polvere TMD possono aumentare la concentrazione nanosheet oltre quello ottenuto qui, questo non avviene linearmente. Per punta-sonicazione, il co dispersoncentration satura di solito al di là di concentrazioni iniziali TMD di 30-40 gL -1.

La cascata selezione per taglia scelto può essere modificato facilmente per adattarsi a un risultato desiderato. Mentre questo specifico rendimenti procedura nanosheet dimensioni e spessori su una gamma ampia dimensione nelle diverse frazioni, se solo dimensioni specifiche sono rivolte le fasi di centrifugazione possono essere saltati. Per esempio, se nanosheets medie sono desiderati, il campione può essere centrifugato a due differenti accelerazioni centrifughe e il sedimento ridisperso. In alternativa, cascate più complessi possono essere applicati per realizzare monostrato arricchimento (vedi 13 per ulteriori chiarimenti). Questa flessibilità in combinazione con la capacità di redisperse campioni a concentrazioni elevate è un vantaggio unico di LCC sopra altri protocolli size-selezione.

Si raccomanda di utilizzare altezze di riempimento nelle fiale centrifuga di <10 cm per questo protocollo. Se fil più grandealtezze molva nelle fiale vengono utilizzati, i tempi di centrifugazione devono essere aumentati per ottenere risultati comparabili. Il sedimento deve essere sempre a pellet come per la selezione efficiente dimensioni e il surnatante decantato attentamente e completamente. Se il sedimento non è pellet-like, il tempo di centrifugazione deve essere aumentata. Le temperature più elevate (anche durante la centrifugazione) dovrebbero essere evitati e campioni sono meglio conservati in frigorifero per minimizzare la degradazione del materiale dopo la preparazione. Se la centrifugazione viene effettuata a temperature più basse, sedimentazione è più lento e tempi di centrifugazione può richiedere un aggiustamento. Diverse centrifughe e dei rotori geometrie possono provocare lunghezza e lo spessore scostamenti dai dati rappresentativi riportati. Tuttavia, nonostante queste sottigliezze, in generale, la procedura di selezione di formato è robusto e può essere applicato a diversi materiali in solventi nonché tensioattivi. Il supernatante finale dopo centrifugazione a elevate accelerazioni è tipicamente scartato,in quanto contiene molto piccoli nanosheets (<30 nm) con proprietà dominati da soli bordi. Lo schema di selezione formato può essere effettuata in qualsiasi centrifuga da banco (es., Non è richiesta alcuna ultracentrifuge contrapposizione a gradiente di densità centrifugazione). Qui, tutte le centrifugazioni sono state eseguite a 15 ° C per 2 ore in ogni passo con la centrifuga 220R (vedi Lista dei materiali). Due diversi rotori sono stati usati; per velocità ≤ 3,500 xg, un rotore ad angolo fisso viene impiegato quando il tasso centrifugazione, f (in krpm) è legata alla forza centrifuga tramite RCF = 106,4 f 2. In questo caso, 28 fiale di vetro ml contenente ~ 10 aliquote da ml = sono stati utilizzati 10 cm altezza di riempimento. Per velocità> 3,500 xg, i campioni sono stati centrifugati in 1,5 mL di plastica centrifugato tubi in un rotore ad angolo fisso, dove f è legata alla forza centrifuga tramite RCF = 97,4 f 2.

Per l'analisi della lunghezza nanosheet, si raccomanda TEMcome strumento di analisi a causa della risoluzione maggiore rispetto alla microscopia elettronica a scansione e maggiore produttività rispetto a AFM. Inoltre, AFM ha anche lo svantaggio che le dimensioni laterali sono in genere sovrastimati a causa di allargamento punta e pixilation. Qualsiasi TEM convenzionale anche con tensioni di accelerazione di 200 kV può essere utilizzato. In questo caso, l'imaging è stata eseguita su griglie di carbonio bucata (400 mesh). Per molto piccoli nanosheets, griglie film continuo può essere utile, ma non sono richiesti. A sua volta, AFM è raccomandato come strumento di analisi per determinare nanosheet numero di livello. Questo perché TEM determinazione dello spessore mediante conteggio bordo può essere problematico, come nanosheets si assottigliano verso il bordo, che richiede che più regioni per ciascun nanosheet dovranno essere ispezionati per determinare lo spessore medio. Questo è molto meno problematico quando si utilizza AFM come lo spessore misurato è prontamente media su nanosheets disomogenee. Per l'analisi AFM è particolarmente critico per evitare di ri-aggregation del nanosheets sul wafer durante l'evaporazione del solvente. Per evitare questo, si raccomanda che la dispersione è drop-gettato su wafer pre-riscaldate. Il portatore d'acqua evapora immediatamente e si formano bolle, con conseguente deposizione più uniforme rispetto a goccia colata su wafer a temperatura più bassa. Si / SiO 2 wafer con strato di ossido di 200-300 nm sono raccomandati come oggetti nano-scala può essere visto con un microscopio zoom ottico / ottico come macchie blu. 22 Questa è una guida utile per allocare regioni di interesse per l'imaging. Il campo visivo deve essere regolata in base alle dimensioni nanosheet. Per i dati presentati qui, AFM è stata effettuata su scanner 13 micron in modalità maschiatura. Le dimensioni delle immagini tipiche variavano da 2 x 2 micron 2 ad un massimo di 8 x 8 micron 2 per i nanosheets più grandi a velocità di scansione di 0,4-0,7 Hz con 512 linee per immagine. In alternativa, a seconda della AFM specifico o scanner, la scansione delle aree più grandi ad una risoluzione maggiore (ad esempio, 2 con 1.024 linee) potrebbe essere conveniente. Un'immagine tipico è mostrato in Figura 2A, B. tensioattivo residuo può rendere le misure di spessore molto noioso soprattutto per piccolissime nanosheets che sono più difficili da distinguere da tensioattivo. In questo caso, le immagini di fase in grado di fornire una guida, come di solito danno un buon contrasto tra materiali differenti. In caso di problemi con tensioattivo residuo persistono, i wafer possono essere messi a bagno in acqua durante la notte senza una significativa perdita dei nanosheets sul wafer.

In generale, contando meno di 150-200 nanosheets può essere sufficiente per campioni con piccole dimensione media, in quanto questi tendono ad essere meno polidispersa. Se un non-size-selezionato magazzino dispersione viene analizzata, si raccomanda che almeno 200 nanosheets devono essere registrati. Se vengono utilizzati solventi durante la procedura anziché soluzioni tensioattivo / acqua, le dispersioni devono essere diluiti con la rispettiva prio solventeR alla deposizione. Si deve prestare attenzione durante l'imaging non per polarizzare il conteggio verso nanosheets più grandi, che sono più facili da discernere. La concentrazione delle dispersioni depositate è importante nanosheets tendono a ri-aggregazione per concentrazioni nanosheet eccessive, portando a dimensioni imprecisa / determinazione dello spessore. Valori anomali verso dimensioni nanosheet estremi su entrambi la maggiore o minore finale possono pregiudizi le statistiche in modo drammatico. In casi estremi, questi non devono essere incluse nella determinazione dei valori medi. Gli istogrammi sono tipicamente log-normale in forma 23 (Figura 2D, E). Se questo non è il caso, il conteggio e / o l'imaging può essere polarizzato. Da questi istogrammi e l'analisi statistica, si ottiene il numero di media aritmetica. Questo è in genere anche legato al valore medio ponderato frazione di volume e quindi una misura valida laterale formato / spessore.

selezione delle dimensioni e metriche

Entrambi significano Nanoshlunghezza otta, <L> e spessore nanosheet, <N> sono ridotti i tassi di centrifugazione sono aumentati, cioè come la dispersione progredisce attraverso la cascata. Possiamo quantificare tali effetti tracciando <L> (da TEM) in funzione dell'accelerazione centrifuga (RCF) associato al punto medio dei tassi di centrifugazione denotati come RCF centrale (Figura 2F). La lunghezza media nanosheet cade come (centrale RCF) -0.5 per entrambe le MoS 2 e WS 2. Allo stesso accelerazioni centrifughe centrali, le dimensioni laterali di MoS 2 sono leggermente più grandi per WS 2 che è attribuito alla minore densità del materiale. Analogamente, <N> (dalle statistiche AFM) riportato in funzione RCF centrale in figura 2G. Si cade con velocità di rotazione centrale via -0.4 (centrale RCF). È interessante notare che i dati da MoS 2 e WS 2crolla all'incirca sulla stessa curva. Le ragioni per questo comportamento sono attualmente non comprese e richiedono ulteriori approfondimenti. In conclusione, nanosheets più piccole e sottili sono separati da quelli più grandi e più spessi come illustrato nella figura 2H.

Anche se questo può essere previsto dalla centrifugazione, si nota che questo non è necessariamente in relazione al processo di centrifugazione solo. Questo è anche perché abbiamo costantemente trovato per un certo numero di materiali espansa per sonicazione (MoS 2 12, WS 2 13, MoO 3 24, fosforo nero 16, GaS 15) che nanosheets sottili tendono ad essere più piccole, mentre nanosheets spessi tendono ad essere più grandi . L'analisi delle dimensioni laterali per nanosheets di un certo spessore in ogni frazione precedentemente dimostrato che la lunghezza media della nanosheet è all'incirca costante entro un campione per differenti spessori. 13 Questo è interessante, in quanto IMPLies che questo centrifugazione è un processo di separazione di lunghezza in prima approssimazione. Ciò suggerisce che l'equilibrio nella centrifugazione non viene raggiunta dopo che i relativamente brevi tempi di centrifugazione di 2 ore in ogni passo in modo che, di nuovo la diffusione e l'attrito possono svolgere un ruolo di primo piano. Questo significa anche che i diversi rapporti nanosheet lunghezza spessore possono essere prodotte modificando cascata. 13

Il profilo spettrale di spettri ottici estinzione dipende fortemente nanosheets dimensioni a causa di bordo e di confinamento effetti. Qui usiamo frazioni prodotte da LCC per investigare l'effetto delle dimensioni e spessore nanosheet sugli spettri estinzione di MoS 2 e WS 2. spettri estinzione misurata in trasmissione standard contiene contributi sia di assorbimento e la dispersione. 12,25 spettri di assorbanza può essere ottenuta con una misurazione al centro di una sfera integratrice dove tutta la luce diffusa viene raccolta. Nel Resoregime Nant, cioè, in cui il nanomateriale assorbe la luce, lo spettro di dispersione segue l'assorbanza più o meno in forma. Pertanto, informazioni codificate in un spettro di assorbimento può essere ottenuta dall'analisi degli spettri estinzione. 12,13,15-17 Nel regime non risonante (sopra ~ 700 nm per MoS 2 e WS 2), l'esponente di diffusione può essere determinato che è anche legato alla nanosheet dimensioni (laterale). Vedere riferimenti 12,13,15-17.

Come mostrato in figura 3A e C, spettri estinzione ottici visualizzano i caratteristici transizioni eccitoniche, 26 ma variano sistematicamente dimensioni nanosheet e spessore. Oltre alle variazioni di intensità relative attraverso le intere regioni spettrali, si osservano spostamenti delle transizioni eccitoniche. Questo è raffigurato dalla seconda spettri derivata nella regione della A-eccitone (Figura 3B e D

Effetti di bordo determinano una dipendenza del profilo spettrale della lunghezza nanosheet. 12 I cambiamenti nella forma spettrale con nanosheet dimensioni laterali possono essere razionalizzati da bordi essendo elettronicamente diversa dalle regioni del centro. Pertanto, il coefficiente di estinzione associata al bordo nanosheet è diverso da coefficienti di estinzione ai piani basali. Questo può essere quantificata mediante il rapporto di intensità di estinzione a due lunghezze d'onda differenti. In linea di principio, qualsiasi rapporto picco intensità può essere correlata alla dimensione nanosheet. Tuttavia, le metriche dimensioni saranno più affidabili maggiore è la differenza nella forma spettrale nelle posizioni indicate. Esempi adatti sono rapporti di intensità dell'A-eccitone a quella alla minimi locali, Ext A / Ext min (Figura 3E) o al massimi alta energia che alla minimi locali, Ext Max-HE / Ext min, (Figura 3F).

<p class = "jove_content"> I dati nelle Figure 3E, F può essere montato alla seguente equazione 12

equazione 7 (Eq. 7)

Dove ε c è il coefficiente di estinzione associata al piano basale nanosheet, Δ ε = ε E - ε c dove ε E è il coefficiente di estinzione regione di bordo, e L, x e k sono la lunghezza nanosheet, spessore del bordo e l'aspetto di lunghezza-larghezza rapporto, rispettivamente. Troviamo questa equazione si adatta ai dati molto bene che ci permette di generare le funzioni relative alla lunghezza nanosheet media, L per i rapporti di intensità estinzione di picco (vedi equazioni 1 e 2). Il rapporto di intensità Ext A / Ext min è estremamente utile, in quanto può essere applicata anche a sistemi solvente, in cui il solvente stesso assorbe light nella regione UV. Tuttavia, è meno preciso e rompe per nanosheets piccoli. Si raccomanda pertanto di usare l'equazione 2 coinvolge Ext Max-HE / Ext min quando la regione UV è accessibile.

Come risultato di questi effetti di bordo, coefficienti di estinzione cambiano in funzione delle dimensioni nanosheet (figura 3G) rendendo misura accurata della concentrazione dei nanosheets nella dispersione impegnativo. Tuttavia, sia per MoS 2 e WS 2, siamo stati in grado di identificare le posizioni spettrali, dove il coefficiente di estinzione è ampiamente invariante con dimensioni nanosheet. Per MoS 2, il coefficiente di estinzione a 345 nm 345nm (MoS 2) = 68 Lg -1 cm -1) può essere utilizzato come coefficiente universale per determinare la concentrazione dispersa su un ampia gamma di misure e WS 2, il coefficiente di estinzione alla 235 nm 235nm (WS 2) = 48 Lg -1 cm -1) è ampiamente dimensioni invariante.

In aggiunta agli effetti lunghezza, gli spettri di estinzione contiene anche informazioni sullo spessore medio nanosheet. Questi risultati spostamenti della posizione A-eccitone (Figura 3H) verso lunghezze d'onda inferiori come lo spessore nanosheet è ridotta. Abbiamo determinare il centro della posizione di picco di massa della A-eccitone dalle derivate seconde per collegare i cambiamenti nel profilo spettrale quantitativamente per indicare lo spessore nanosheet secondo le equazioni 5 e 6. Sia MoS 2 e WS 2 seguire una relazione logaritmica con la stessa pendenza . Noi attribuiamo questi cambiamenti ai cambiamenti nella struttura a bande con numero di layer e cambiamenti nella costante dielettrica media intorno alle unità TMD con numero di strati.

Il protocollo descrive il liquido esfoliazione state-of-the-art di materiali stratificati e la loro selezione del formato per centrifugazione a cascata liquido. MoS 2 e WS2 in soluzione acquosa di tensioattivo è scelto come sistemi modello. Tuttavia, può essere applicato ad altri materiali stratificati o sistemi solventi. Questa versatilità è una grande forza, in cui opera una vasta gamma di materiali con dimensioni ragionevolmente ben definito disponibili in liquidi. Inoltre, una descrizione dettagliata sulla determinazione dimensioni e spessore laterale accurata utilizzando la microscopia statistica è fornito. Anche se la microscopia è ampiamente usato come strumento di analisi, estrema cura deve essere presa per ottenere statistiche accurate e affidabili, come preparazione inadeguata del campione (come ad esempio il deposito di campioni ad alta concentrazione) e l'analisi imprecise e di imaging possono drammaticamente Bias i valori medi statistici.

Anche se estremamente importante, questo microscopia statistica è allo stesso tempo un collo di bottiglia nel rendere campioni di alta qualità nanomateriali espansa liquidi accessibili. Questo è semplicemente perché la procedura è noioso e che richiede tempo. In questo manoscritto, Abbiamo anche discutere una alternativa per aggirare questo problema. Il principio si basa sulla relativa dimensioni e spessori nanosheet quantitativamente loro spettri ottici come spettri estinzione. Questi variano significativamente e sistematicamente in funzione delle dimensioni. Questo può essere utilizzato per estrarre informazioni quantitative sia nanosheet dimensioni laterali e spessore da spettri ottici. Tali metriche sono estremamente potenti, come, una volta calibrato, che forniscono la dimensione nanosheet e informazioni spessore in pochi minuti. Il vantaggio di questo è almeno due volte. Da una parte, possono essere utilizzati per migliorare e comprendere sia esfoliazione e selezione del formato da altre tecniche di quelli applicati qui. D'altra parte, offrono la possibilità unica di produrre campioni con dimensioni note e spessore facilmente per consentire lo studio degli effetti delle dimensioni, sia per studi e applicazioni fondamentali. Inoltre, va notato che le somiglianze tra il MoS 2 e WS 2metriche sono molto incoraggianti e suggeriscono che - con questo protocollo a portata di mano - metriche simili possono essere stabiliti per gli altri materiali stratificati.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sodium cholate hydrate, from ox and/or sheep bile Sigma Aldrich C1254-100G Surfactant used as stabilizer in the form of an aqueous solution (i.e., after dissolving the powder in millipore water)
MoS2 powder Sigma Aldrich 69860-100G Other distributors available, but exfoliation and outcome of size selection can vary
WS2, powder 2 μm Sigma Aldrich 243639-50G Other distributors available, but exfoliation and outcome of size selection can vary
ImageJ Software Developer: National Insitutes of Health 64-bit Java version 2.45 1.6.0_24 Image processing software used for TEM analysis, free download
Gwyddion Software Developer: Czech Metrology Institute 64-bit Java version 2.45 Image processing software used for AFM analysis, free download
Origin Pro Software OriginLab Version 2016 Software used for data analysis such as differntiation and fitting of the extinction spectra
Centrifuge HettichLab Mikro 220R any other benchtop centrifuge is suitable
Rotor 1 Hettich Rotor 1016 for centrifugation <5,000 x g
Rotor 2 Hettich Rotor 1195-A for centrifugation >5,000 x g

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