Naši kolege Šimun Mandić, Ana Senkić i Nataša Vujičić objavili su rad u prestižnom časopisu Surfaces and Interfaces, gdje su istražili utjecaj deponiranja tankog sloja organskih molekula na optička svojstva 2D materijala.
Optička svojstva dvodimenzionalnih (2D) poluvodiča se mogu mijenjati na različite načine poput dopiranjem, savijanjem podloge ili deponiranjem molekula.
U ovom radu istraživali smo kako tanki sloj organske H2Pc molekule modificira optička svojstva, poput fotoluminiscencije i vibracijskih Ramanovih spektara, 2D poluvodiča MoS2 i WS2.
U ovakvim hibridnim materijalima koji sadrže organske molekule te anorganske poluvodiče dva su najvjerojatnija procesa međudjelovanja: prijenos slobodnih naboja (tzv. charge transfer) te prijenos energije (tzv. Förster resonant energy exchange – FRET).
U slučaju H2Pc/MoS2 materijala, dominantan proces je prijenos slobodnih elektrona sa MoS2 na H2Pc, što je ustanovljeno komplementarnim optičkim i strukturnim/elektrostatskim tehnikama kao i sa niskotemperaturnim optičkim mjerenjima. Osim prijenosa naboja, H2Pc ima veliku ulogu u poboljšanju kvalitete MoS2 obzirom na opaženi uspješan proces „zacjeljivanja defekata“ (defect healing) pri kojem molekula „sjeda“ na mjesto defekta podloge i na taj način ga neutralizira. Ovim rezultatom pokazujemo da se ovakav tip modificiranja 2D materijala može koristiti kao uspješna metoda povrata kvalitete 2D materijala koji su dugo bili izloženi atmosferskim uvjetima.
S druge strane, u H2Pc/WS2 uzorku dominantan proces interakcije je FRET, što je vidljivo u emisijskom spektru koji ima doprinose obje sastavnice, što nije slučaj u H2Pc/MoS2 materijalu. Ovakav je tip interakcije moguć isključivo pri rezonantnim uvjetima: molekula mora efikasno apsorbirati svjetlost koju WS2 emitira. Upravo zbog toga je intenzitet emisije WS2 manji nakon deponiranja molekula.
Analiza vibracijskih Ramanovih spektara organske molekule je potvrdila različite mehanizme međudjelovanja u navedena dva hibridna materijala.
Ovo istraživanje pokazuje kako interakcija između organskih molekula i 2D materijala ovisi o finim detaljima elektronske strukture materijala, prisutnosti defekata i utjecaja njihovih dipolni momenta. To je ključno za dizajn i kvalitetu budućih optoelektroničkih uređaja, jer omogućuje kontrolu na prijenosom naboja i energije unutar heterostruktura, kao i kvalitetu i stabilnost 2D materijala.
Rad je objavljen u prestižnom časopisu Surfaces and interfaces te je u najvećem dijelu izrađen na Institutu za fiziku, uz doprinos prof. Đereka s Fizičkog odsjeka PMF-a za naparavanje molekula na dvodimenzionalne poluvodiče.
Detalji rada dostupni su na doi.org/10.1016/j.surfin.2026.108444
Defect healing and Förster resonant energy transfer in H2Pc-TMD organic-inorganic heterostructures
Šimun Mandić, Ana Senkić, Nataša Vujičić, Surfaces and Interfaces 82, 108444 (2026)
