Naši kolege, Ana Senkić (trenutno poslijedoktorandica na Sveučilištu u Münsteru), Marko Kralj i Nataša Vujičić, objavili su nedavno rad na temu volframom dopiranog molibden-disulfida (MoS2), najpoznatijeg predstavnika iz skupine materijala dikalkogenida prijelazih metala, (eng. Transition Metal Dichalchogenides – TMD). Istraživanja su provedena u suradnji s kolegama sa Sveučilišta u Pennsylvaniji i Sveučilišta Penn State, a započela su još za vrijeme izrade doktorske disertacije kolegice Senkić, kroz sintezu legura te vertikalnih i lateralnih heterostruktura.
U ovom radu autori istražuju kako se svojstva dvoslojnog MoS2 mogu mijenjati i kontrolirati pomoću dopiranja, odnosno dodavanja vrlo malih količina stranih atoma, u ovom slučaju izoelektroničkog atoma volframa u matricu MoS2. Materijali su se sintetizirali metodom depozicije iz kemijskih para (engl. Chemical Vapour Deposition – CVD) u specifičnim uvjetima sinteze.
U dvoslojnim TMD-ovima, različiti načini slaganja slojeva (eng. stacking) mijenjaju kristalnu simetriju i međusobnu interakciju slojeva. Te razlike mogu se otkriti pomoću optičkih spektroskopskih metoda poput Ramanove spektroskopije i generiranja drugog harmonika (eng. Second Harmonic Generation – SHG). Rezultati pokazuju kako čak i vrlo male količine volframa (0,03 % – 0,13 %) mogu potaknuti prijelaz iz jedne poluvodičke kristalne faze u drugu. Taj prijelaz očituje se kao promjena energije vibracijskih modova između slojeva te slabljenje nelinearnog SHG signala uslijed promjena simetrije kristalne strukture.
Tehnikom skenirajuće transmisijske elektronske mikroskopije (eng. Scanning Transmission Electron Microscopy – STEM) potvrđena je prisutnost atoma volframa u kristalnoj matrici MoS2, kao i strukturne promjene na atomskoj razini. Zanimljivost ovog istraživanja je to što pokazuje kako se slabim dopiranjem inducira prijelaz između različitih poluvodičkih struktura, a ne prijelaz iz poluvodičke u metalnu fazu, što je znatno češće istraženo u literaturi. Dodatno, istraživanje pokazuje kako je moguće precizno upravljati strukturom i svojstvima 2D materijala pomoću vrlo malih količina dopanata, što otvara nove mogućnosti za dizajn naprednih materijala, heterostruktura te izvora pojedinačnih fotona (eng. Single Photon Emitters –SPE).
Rad je objavljen u časopisu npj 2D Materials and Applications te je u najvećem dijelu izrađen na Institutu za fiziku, uz doprinos tima prof. Marije Drndić sa Sveučilišta u Pennsilvaniji te uz teorijsku podšku prof. Vincenta Mouniera sa Sveučilišta Penn State. Posebno se zahvaljujemo našoj studentici Petri Ivatović na dugogodišnjoj uspješnoj suradnji i pomoći oko realizacije eksperimentalnog postava za nelinearnu mikroskopiju.
Detalji rada dostupni su na poveznici: doi.org/10.1038/s41699-026-00707-z
