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DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2)

Le disulfure de molybdène (MoS2) est un lubrifiant sec et un additif lubrifiant utilisé.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est utilisé comme catalyseur d'hydrogénation.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est l’un des lubrifiants les plus utilisés dans les systèmes spatiaux.

Numéro CAS : 1317-33-5
Numéro CE : 215-172-4
Numéro MDL : MFCD00003470
Formule chimique : MoS2

SYNONYMES:
Disulfure de molybdène, Sulfure de molybdène(IV), DISULFURE DE MOLYBDÈNE, Sulfure de molybdène(IV), 1317-33-5, Molybdénite, Disulfure de molybdène, 1309-56-4,
Molybdénite (MoS2), Sulfure de molybdène (MoS2), bis(sulfanylidène)molybdène, Pigment Black 34, ZC8B4P503V, MFCD00003470, Molysulfure, Molykote, Motimol,
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Le disulfure de molybdène (MoS2) [sulfure de molybdène (IV), MoS2] est un composé inorganique qui existe dans la nature dans le minéral molybdénite.
Les cristaux de disulfure de molybdène (MoS2) ont une structure en couches hexagonales (illustrée) similaire à celle du graphite.
En 1957, Ronald E. Bell et Robert E. Herfert de la société Climax Molybdenum Company du Michigan (Ann Arbor), aujourd'hui disparue, ont préparé ce qui était alors une nouvelle forme cristalline rhomboédrique de disulfure de molybdène (MoS2).

Des cristaux rhomboédriques ont ensuite été découverts dans la nature.
Comme la plupart des sels minéraux, le disulfure de molybdène (MoS2) a un point de fusion élevé, mais il commence à se sublimer à une température relativement basse de 450 ºC.
Cette propriété est utile pour purifier le disulfure de molybdène (MoS2).

En raison de sa structure en couches, le bisulfure de molybdène hexagonal (MoS2), comme le graphite, est un excellent lubrifiant « sec ».
Le disulfure de molybdène (MoS2) et son cousin, le disulfure de tungstène, peuvent être utilisés comme revêtements de surface sur les pièces de machines (par exemple, dans l'industrie aérospatiale), dans les moteurs à deux temps (le type utilisé pour les motos) et dans les canons d'armes à feu (pour réduire la friction entre la balle et le canon).

Contrairement au graphite, le disulfure de molybdène (MoS2) ne dépend pas de l’eau adsorbée ou d’autres vapeurs pour ses propriétés lubrifiantes.
Le disulfure de molybdène (MoS2) peut être utilisé à des températures allant jusqu'à 350 ºC dans des environnements oxydants et jusqu'à 1 100 ºC dans des environnements non oxydants.
Sa stabilité rend le disulfure de molybdène (MoS2) utile dans les applications à haute température dans lesquelles les huiles et les graisses ne sont pas pratiques.

En plus de ses propriétés lubrifiantes, le bisulfure de molybdène (MoS2) est un semi-conducteur.
On sait également que le disulfure de molybdène (MoS2) et d'autres chalcogénures de métaux de transition semi-conducteurs deviennent supraconducteurs à leur surface lorsqu'ils sont dopés par un champ électrostatique.

Le mécanisme de la supraconductivité était incertain jusqu'en 2018, lorsqu'Andrea C. Ferrari de l'Université de Cambridge (Royaume-Uni) et ses collègues de cette université et de l'Institut polytechnique de Turin (Italie) ont rapporté qu'une surface de Fermi multivallée était associée à l'état de supraconductivité dans le disulfure de molybdène (MoS2).

Les auteurs estiment que « cette topologie [de la surface de Fermi] servira de ligne directrice dans la quête de nouveaux supraconducteurs ».
Le disulfure de molybdène (MoS2) est un excellent matériau pouvant être utilisé à diverses fins industrielles.
Cependant, les applications du disulfure de molybdène (MoS2) sont si vastes et diverses qu’elles sont observées dans diverses industries et améliorent la crédibilité et la productivité du matériau lui-même.

Le disulfure de molybdène appartient à une classe de matériaux appelés « dichalcogénures de métaux de transition » (TMDC).
Les matériaux de cette classe ont la formule chimique MX2, où M est un atome de métal de transition (groupes 4 à 12 du tableau périodique) et X est un chalcogène (groupe 16).

La formule chimique du disulfure de molybdène est MoS2.
Le disulfure de molybdène (MoS2) fait l’objet d’études intensives depuis près de 10 ans et de nombreuses applications potentielles ont été étudiées.
La structure cristalline du disulfure de molybdène (MoS2) prend la forme d'un plan hexagonal d'atomes S de chaque côté d'un plan hexagonal d'atomes Mo.

Ces plans triples s'empilent les uns sur les autres, avec de fortes liaisons covalentes entre les atomes Mo et S, mais un forçage de van der Waals faible maintenant les couches ensemble.
Cela permet de les séparer mécaniquement pour former des feuilles bidimensionnelles de bisulfure de molybdène (MoS2).

Le disulfure de molybdène (MoS2) est un minéral naturel qui a suscité une attention considérable pour ses propriétés et ses applications uniques dans diverses industries.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est un composé structurellement similaire au graphite, avec des couches d'atomes de molybdène prises en sandwich entre des couches d'atomes de soufre.

Cette structure confère au bisulfure de molybdène (MoS2) d'excellentes propriétés lubrifiantes, une stabilité thermique élevée et une forte résistance chimique, ce qui le rend idéal pour une utilisation dans des conditions extrêmes.
Sa capacité à fonctionner efficacement sous haute pression et température, associée à son respect de l'environnement, fait du bisulfure de molybdène (MoS2) un choix privilégié dans de nombreuses applications avancées.

Suite à l’énorme intérêt de recherche pour le graphène, le disulfure de molybdène (MoS2) a été le prochain matériau bidimensionnel à étudier pour des applications potentielles dans les dispositifs.
En raison de sa bande interdite directe, le disulfure de molybdène (MoS2) présente un grand avantage sur le graphène pour plusieurs applications, notamment les capteurs optiques et les transistors à effet de champ.

Le disulfure de molybdène à plusieurs couches (MoS2) est considéré comme l’un des matériaux les plus attractifs pour la nanoélectronique de nouvelle génération.
Cela est dû à la mobilité de charge au niveau du silicium du disulfure de molybdène (MoS2) et au rapport marche/arrêt élevé du courant dans les transistors à couche mince.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est le plus célèbre de la famille des dichalcogénures de métaux de transition monocouches (TMD).

Le disulfure de molybdène (MoS2) est utilisé en vrac depuis de nombreuses années comme lubrifiant à l'état solide, ceci en raison de son faible coefficient de frottement en plus de sa grande stabilité chimique et thermique.
Toutes les formes de disulfure de molybdène (MoS2) ont une structure en couches, dans laquelle un plan d'atomes de molybdène est pris en sandwich par des plans d'ions sulfure.

Ces trois strates forment une monocouche de bisulfure de molybdène (MoS2).
Le disulfure de molybdène en vrac (MoS2) est constitué de monocouches empilées, maintenues ensemble par de faibles interactions de van der Waals.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est un sulfure de molybdène naturel présent dans les roches ignées et les veines métalliques.

Le disulfure de molybdène (MoS2) est un matériau en couches bidimensionnel. Les monocouches de dichalcogénures de métaux de transition (TMD) présentent une photoconductivité.
Les couches du TMD peuvent être exfoliées mécaniquement ou chimiquement pour former des nanofeuilles.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est un sel sulfuré.

La molybdénite est un minéral de formule Mo4+S2-2 ou MoS2.
Le symbole IMA est Mol.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est une poudre lubrifiante sèche/solide, également connue sous le nom de molybdénite (principal minerai à partir duquel le molybdène métallique est extrait), et a pour formule chimique MoS2.

Le disulfure de molybdène (MoS2) est insoluble dans l’eau et les acides dilués.
La structure cristalline est lamellaire hexagonale et est similaire à celle du graphite, du nitrure de bore et du disulfure de tungstène.
Le disulfure de molybdène (MoS2) possède également d'excellentes propriétés filmogènes et constitue un excellent lubrifiant dans les environnements sans humidité inférieurs à 400° C.

Le disulfure de molybdène (MoS2) offre d’excellentes propriétés lubrifiantes dans des atmosphères inertes et sous vide élevé là où d’autres lubrifiants conventionnels échouent.
Le bisulfure de molybdène (MoS2) offre également des propriétés lubrifiantes extrême pression.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est capable de résister jusqu'à 250 000 psi, ce qui le rend extrêmement efficace lorsqu'il est utilisé dans des applications telles que le formage à froid des métaux.

UTILISATIONS et APPLICATIONS du DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
Le disulfure de molybdène (MoS2) est un lubrifiant sec et un additif lubrifiant utilisé.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est utilisé comme catalyseur d'hydrogénation.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est l’un des lubrifiants les plus utilisés dans les systèmes spatiaux.

Le bisulfure de molybdène (MoS2) est un additif courant qui améliore les propriétés antigrippantes de la graisse pour roulements de roue.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est utilisé depuis de nombreuses années comme lubrifiant solide en raison de ses propriétés intéressantes de réduction des frottements liées à sa structure cristalline.

Le disulfure de molybdène (MoS2) est un composé lamellaire constitué d'un empilement de couches S-Mo-S.
Dans chacun d'eux, l'atome de molybdène est entouré de six atomes de soufre situés au sommet d'un prisme trigonal.
La distance entre un atome de molybdène et un atome de soufre est égale à 0,241 nm, tandis que la distance entre deux atomes de soufre de deux couches adjacentes est égale à 0,349 nm.

Cette caractéristique a souvent été utilisée pour expliquer le clivage facile entre les couches et donc les propriétés lubrifiantes du bisulfure de molybdène (MoS2).
En plus de servir de principale source naturelle de molybdène, le disulfure de molybdène purifié (MoS2) est un excellent lubrifiant lorsqu'il se présente sous la forme d'un film sec ou comme additif à l'huile ou à la graisse.

Le disulfure de molybdène (MoS2) est également utilisé comme charge dans les nylons et comme catalyseur efficace pour les réactions d'hydrogénation-déshydrogénation.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est souvent un composant de mélanges et de composites où un faible frottement est recherché.
Une grande variété d'huiles et de graisses sont utilisées, car elles conservent leur pouvoir lubrifiant même en cas de perte d'huile presque totale, trouvant ainsi une utilisation dans des applications critiques telles que les moteurs d'avion.

Lorsqu'il est ajouté aux plastiques, le bisulfure de molybdène (MoS2) forme un composite avec une résistance améliorée ainsi qu'un frottement réduit.
Les polymères qui ont été remplis avec du disulfure de molybdène (MoS2) comprennent le nylon (avec le nom commercial Nylatron), le Téflon et le Vespel.
Des revêtements composites autolubrifiants pour applications à haute température ont été développés, composés de bisulfure de molybdène (MoS2) et de nitrure de titane par dépôt chimique en phase vapeur.

Le disulfure de molybdène (MoS2) est souvent utilisé dans les moteurs à deux temps, par exemple les moteurs de moto.
Le bisulfure de molybdène (MoS2) est également utilisé dans les joints homocinétiques et universels.
Les revêtements en bisulfure de molybdène (MoS2) permettent aux balles de passer plus facilement à travers le canon du fusil, ce qui réduit l'encrassement du canon et permet au canon de conserver sa précision balistique beaucoup plus longtemps.

Cette résistance à l'encrassement du canon a pour coût une vitesse initiale plus faible avec la même charge en raison d'une pression de chambre diminuée.
Le bisulfure de molybdène (MoS2) est appliqué aux roulements dans les applications à vide ultra-élevé jusqu'à 10-9 torr (à -226 à 399 °C).
Le lubrifiant est appliqué par brunissage et l'excédent est essuyé de la surface du roulement.

Pendant la guerre du Vietnam, le produit à base de bisulfure de molybdène (MoS2) « Dri-Slide » était utilisé pour lubrifier les armes, bien qu'il ait été fourni par des sources privées et non par l'armée.
Les revêtements en bisulfure de molybdène (MoS2) permettent aux balles de passer plus facilement à travers le canon du fusil avec moins de déformation et une meilleure précision balistique.

En raison de sa bande interdite directe, le disulfure de molybdène monocouche (MoS2) a suscité beaucoup d'intérêt pour des applications dans les dispositifs électroniques et optoélectroniques (tels que les transistors, les photodétecteurs, le photovoltaïque et les diodes électroluminescentes).
Le disulfure de molybdène (MoS2) est souvent utilisé dans les moteurs à deux temps, par exemple dans les moteurs de moto.

Le bisulfure de molybdène (MoS2) est également utilisé dans les joints homocinétiques et universels.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est également exploré pour des applications en photonique et peut être combiné avec d'autres TMDC pour créer des dispositifs hétérostructurés avancés.

Domaines d'application du disulfure de molybdène (MoS2) : batteries secondaires, transistors à effet de champ, capteurs, diodes électroluminescentes organiques, mémoires.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est largement utilisé comme additif lubrifiant sec dans les graisses, les huiles, les polymères, les peintures et autres revêtements.
Le bisulfure de molybdène (MoS2) est également utilisé dans le fart de ski pour éviter l'accumulation d'électricité statique dans des conditions de neige sèche et pour ajouter de la glisse lors de la glisse dans la neige sale.

-Applications électroniques du bisulfure de molybdène (MoS2) :
Le disulfure de molybdène (MoS2) présente de nombreuses particularités prometteuses et l’une d’entre elles est que sa bande interdite a une valeur non nulle par rapport au graphène.
Le disulfure de molybdène (MoS2) agit comme un semi-conducteur et en raison de sa conductivité qui peut être modifiée, le MoS2 est à la fois efficace et efficient pour les appareils électroniques et logiques.

De plus, la bande interdite indirecte est contenue par la forme massive de MoS2 qui est ensuite transformée à l'échelle nanométrique en une bande interdite directe, suggérant que la couche unique de disulfure de molybdène (MoS2) a trouvé une application dans les dispositifs optoélectroniques.

Les dispositifs électroniques de faible puissance et les FET à canal court sont également une possibilité grâce au disulfure de molybdène (MoS2) en raison de sa structure bidimensionnelle, car il nous donne le contrôle sur la nature électrostatique du matériau.

-Utilisations du bisulfure de molybdène (MoS2) dans les transistors à effet de champ :
Les appareils électroniques les plus récents ont des transistors à effet de champ comme élément le plus élémentaire.
La technologie des semi-conducteurs a évolué au fil du temps.

La lithographie permet notamment de réduire les tailles des transistors de l'ordre de quelques nanomètres.
Leur taille de canal est inférieure à 14 nm, ce qui présente de nombreux avantages tels que la réduction des coûts, une faible consommation d'énergie et une commutation rapide.
Le tunneling mécanique quantique se produit entre les électrodes source et le drain en raison de l'effet de chauffage Joule.

Pour éviter les effets de canal court et produire des dispositifs de taille nanométrique, il est très important d'explorer des matériaux de canal plus minces et des matériaux d'oxydes de grille plus minces.

La monocouche de disulfure de molybdène (MoS2) est un matériau approprié pour la commutation de nanodispositifs car elle possède une bande interdite directe de 1,8 eV, ce qui est appréciable.

-Utilisations des transistors commutables au bisulfure de molybdène (MoS2) :
Un transistor commutable basé sur la monocouche de bisulfure de molybdène (MoS2) a été présenté pour la première fois par Radisavljevic.
Un canal semi-conducteur d'une épaisseur de 6,5 A˚ est contenu par ce dispositif et une couche de HfO2 de 30 nm d'épaisseur est utilisée pour déposer ce dispositif sur un substrat SiO2 car il a été utilisé pour le recouvrir et fonctionne également comme une couche diélectrique à grille supérieure.

Le rapport marche/arrêt actuel est affiché par cet appareil à 108 °C de température ambiante.
Le courant à l'état bloqué, par exemple, la pente sous-seuil de 74 mV/déc et 100 fA est présenté par ce dispositif.

Selon ces travaux, le disulfure de molybdène (MoS2) présente un potentiel prometteur dans l'électronique flexible et transparente, et constitue une bonne alternative pour les circuits intégrés à faible consommation en veille.

-Utilisations des lubrifiants solides du bisulfure de molybdène (MoS2) :
Lorsque les lubrifiants liquides ne répondent pas aux exigences des applications requises, des lubrifiants solides sont alors utilisés.
Les huiles, graisses et autres lubrifiants liquides ne sont pas utilisés dans diverses applications en raison de leur poids, de leurs problèmes d’étanchéité et des conditions environnementales.

Cependant, d’un autre côté, par rapport aux systèmes basés sur la lubrification à la graisse, les lubrifiants solides ont moins de poids et sont bon marché.
Dans des conditions de vide élevé, les lubrifiants liquides ne peuvent pas fonctionner, ce qui rend l'appareil inutilisable car dans ces conditions, les lubrifiants s'évaporent également.

La décomposition ou l’oxydation des lubrifiants liquides se produit dans des conditions de température élevée.
À des températures cryogéniques, les lubrifiants liquides deviennent visqueux ou se solidifient et sont incapables de s'écouler.

-Utilisations des lubrifiants liquides à base de bisulfure de molybdène (MoS2) :
Sous l'effet des conditions environnementales de rayonnement et de gaz corrosifs, les lubrifiants liquides commencent à se décomposer.
La poussière ou d’autres contaminants sont facilement absorbés par les lubrifiants liquides, le problème majeur étant la contamination.

Les composants associés aux lubrifiants liquides sont très lourds, ce qui rend leur manipulation difficile dans des applications nécessitant un stockage prolongé.
Ces problèmes sont donc traités efficacement par des lubrifiants solides.

À tous égards, les lubrifiants liquides échouent lorsqu'il s'agit de mécanismes spatiaux.
Des antennes, des rovers, des télescopes, des véhicules, des satellites, etc., sont impliqués dans les systèmes de déplacement spatial.

Dans des conditions environnementales strictes, ces systèmes fonctionnent plus longtemps avec peu d'entretien.
Dans de telles conditions environnementales, le choix prometteur est celui des lubrifiants solides, en particulier le bisulfure de molybdène (MoS2).

-En contraste avec le graphite, utilisations du bisulfure de molybdène (MoS2) :
Contrairement au graphite, le bisulfure de molybdène (MoS2) n'a pas besoin de la pression de vapeur de l'eau pour assurer la lubrification.
Les bagues collectrices, les engrenages, les roulements à billes, les mécanismes de pointage et de libération, etc. sont les composants des applications spatiales qui dépendent de la lubrification au bisulfure de molybdène (MoS2).

La diminution du pouvoir lubrifiant du disulfure de molybdène (MoS2) sous l'effet d'un environnement humide constitue un défi majeur pour sa mise en œuvre dans diverses applications terrestres.

La pulvérisation cathodique du bisulfure de molybdène (MoS2) avec du Ti améliore les caractéristiques mécaniques du MoS2 et protège également le MoS2 contre l'humidité.
Cette amélioration des caractéristiques mécaniques du bisulfure de molybdène (MoS2) est significative pour les opérations d’usinage à sec.

- Utilisations du bisulfure de molybdène (MoS2) dans les biocapteurs :
De graves problèmes de santé ont considérablement affecté le mode de vie de l’homme.

Des effets significatifs conduisent à une augmentation de l’importance de trouver de nouvelles méthodes et techniques qui permettent d’observer différents et nombreux facteurs qui sont à l’origine de ces effets et de ces maladies.

L’évolution des biocapteurs joue un rôle important et majeur à cet égard.
La biodétection a également été utilisée de manière élémentaire pour observer efficacement les facteurs responsables des maladies.

La sensibilité et la sélectivité sont les deux facteurs dont dépend la qualité des biocapteurs.
Des recherches sont menées à grande échelle pour concevoir des matrices de capteurs afin d’améliorer la sélectivité et la sensibilité des biocapteurs.

-Utilisations des nanostructures du bisulfure de molybdène (MoS2) :
Les nanostructures de disulfure de molybdène (MoS2) qui possèdent une nature 2D ont été utilisées pour la biodétection basée sur le phénomène électrochimique.
Les feuillets de disulfure de molybdène (MoS2) sous forme de matériaux d'électrodes dans les biocapteurs ont fait l'objet d'une exploration approfondie.

Les nanofeuilles de disulfure de molybdène (MoS2) présentent une forte fluorescence dans la gamme visible en raison de leur bande interdite directe, ce qui fait du MoS2 un candidat approprié et approprié pour les biocapteurs optiques.
Les biocapteurs optiques sont rentables.

Le disulfure de molybdène 1-D (MoS2) présente des caractéristiques électriques prometteuses et est analogue aux nanotubes de carbone (CNT).
L’un des candidats efficaces et efficients pour les biocapteurs est les capteurs électrochimiques basés sur des nanotubes de carbone.

- Utilisations des biocapteurs à base de FET au bisulfure de molybdène (MoS2) :
De nombreux chercheurs sont fascinés par les biocapteurs basés sur FET.
Un drain et deux électrodes sources sont principalement contenus dans le FET et ils s'associent électriquement l'un à l'autre via un canal basé sur le matériau semi-conducteur.

Le courant qui circule dans le canal entre le drain et la source est contrôlé par la troisième électrode, la grille qui est couplée à une couche diélectrique.

Les biomolécules qui créent un effet électrostatique sont capturées par le canal fonctionnalisé et sont ensuite converties en un signal observable sous la forme des propriétés électriques des dispositifs FET.
Les caractéristiques des dispositifs dépendent de la stratégie de polarisation de la porte.

-Utilisations des capteurs de gaz au bisulfure de molybdène (MoS2) :
À l’heure actuelle, il est très important de tracer les gaz nocifs et les polluants, par exemple le dioxyde de soufre (SO2), le sulfure d’hydrogène (H2S), le dioxyde de carbone (CO2), l’ammoniac (NH3) et l’oxyde d’azote (NOx).

L'environnement, la qualité de l'air et les gaz nocifs sont surveillés par un moyen connu sous le nom de détection de gaz.
Les capteurs de gaz à dépendance de résistance, à transistor à effet de champ, à chimio-résistifs, à diodes Schottky, etc. et divers autres capteurs de gaz à semi-conducteurs sont utilisés pour la détection de gaz, mais en raison de leur faible coût de production et de leur utilisation facile, les capteurs de gaz basés sur la résistivité sont les plus appréciables.

- Evolution du graphène et utilisations des matériaux 2D à base de bisulfure de molybdène (MoS2) :
C'est en raison de leurs caractéristiques prometteuses telles qu'une sensibilité élevée, une sélectivité, un grand rapport surface/masse et un faible bruit, que l'évolution des matériaux bidimensionnels et du graphène aide à la recherche de capteurs de gaz.

Des observations ont été effectuées sur le comportement de détection des capteurs à différentes concentrations et à diverses températures.
Avec une limite de détection de 4,6 ppb, ce capteur fait preuve d'une grande sensibilité à une température de 60 degrés Celsius.
La récupération complète/réponse rapide est indiquée par le capteur.

-Utilisations du bisulfure de molybdène (MoS2) dans les transistors à effet de champ :
La large bande interdite directe et la mobilité relativement élevée des porteurs du disulfure de molybdène (MoS2) en font un choix évident pour les FET.
Les premières expériences sur les transistors monocouches au bisulfure de molybdène (MoS2) se sont révélées très prometteuses, avec des mobilités enregistrées de 200 cm2V-1s-1 et un rapport marche/arrêt d'environ 108.

Il a été suggéré que le disulfure de molybdène (MoS2) pourrait surpasser les FET à base de silicium dans plusieurs paramètres clés, tels que l'efficacité énergétique et le rapport marche/arrêt.

Cependant, ils ont tendance à ne montrer que des caractéristiques de type n.
De nombreux efforts ont été déployés pour perfectionner les FET en réduisant les interactions avec le substrat, en améliorant l’injection électrique et en réalisant un transport ambipolaire.

-Utilisations des photodétecteurs au bisulfure de molybdène (MoS2) :
Les propriétés de bande interdite du disulfure de molybdène (MoS2) se prêtent également aux applications optoélectroniques.
Un dispositif fabriqué à partir d'un flocon exfolié avec une sensibilité de 880 AW-1 et une photoréponse à large bande (400-680 nm) a été démontré pour la première fois il y a 5 ans.
En se combinant avec du graphène dans une hétérostructure monocouche, la sensibilité a été améliorée d’un facteur 104.

-Utilisations des cellules solaires au bisulfure de molybdène (MoS2) :
Le disulfure de molybdène monocouche (MoS2) présente une absorption optique visible d'un ordre de grandeur supérieur à celle du silicium, ce qui en fait un matériau de cellule solaire prometteur.
Associé à une monocouche de WS2 ou de graphène, des rendements de conversion de puissance d'environ 1 % ont été enregistrés.

Bien que ces rendements paraissent faibles, la zone active de tels dispositifs n'a qu'une épaisseur d'environ 1 nanomètre (comparé à des centaines de micromètres pour les cellules en silicium), ce qui correspond donc à une augmentation de 104 fois de la densité de puissance.
Une cellule à hétérojonction de type II constituée d'une monocouche de disulfure de molybdène (MoS2) cultivée par CVD et de silicium dopé p a montré un PCE de plus de 5 %.

-Utilisations des capteurs chimiques du bisulfure de molybdène (MoS2) :
Il a été démontré que l’intensité de la photoluminescence (PL) du disulfure de molybdène monocouche (MoS2) dépend fortement de l’adsorption physique de l’eau et de l’oxygène sur sa surface.
Le transfert d'électrons de la monocouche de type n aux molécules de gaz stabilise les excitons et augmente l'intensité PL jusqu'à 100 fois.

D'autres études basées sur les propriétés électriques des structures FET ont montré que les capteurs à base de monocouche sont instables lors de la détection de NO, NO2, NH3 et de l'humidité, mais le fonctionnement peut être stabilisé en utilisant quelques couches.
Des sensibilités < 1 ppm ont été enregistrées dans le cas du NO.

-Utilisations des électrodes de supercondensateurs en bisulfure de molybdène (MoS2) :
La structure cristalline la plus courante du disulfure de molybdène (MoS2) (2H) est semi-conductrice, ce qui limite sa viabilité pour une utilisation comme électrode.
Cependant, le disulfure de molybdène (MoS2) peut également former une structure cristalline 1T qui est 107 plus conductrice que la structure 2H.
Les monocouches 1T empilées agissant comme électrodes dans diverses cellules électrolytiques ont montré des densités de puissance et d'énergie plus élevées que les électrodes à base de graphène.

-Dispositifs Valleytronic utilisant du bisulfure de molybdène (MoS2) :
Bien qu'il s'agisse encore d'une technologie à ses balbutiements, il existe déjà quelques premières démonstrations d'appareils fonctionnant selon les principes de la valleytronics.
Les exemples incluent un transistor bicouche en bisulfure de molybdène (MoS2) avec effet Hall de vallée réglable par grille et des dispositifs électroluminescents polarisés en vallée.

-Utilisations nanoélectroniques du disulfure de molybdène (MoS2) :
En raison de ses propriétés semi-conductrices et de sa bande interdite réglable, le disulfure de molybdène (MoS2) a démontré un potentiel significatif dans les domaines de la nanoélectronique, des capteurs et du biomédical.
Par exemple, les monocouches de disulfure de molybdène (MoS2) ont montré de bonnes performances dans les dispositifs électroniques de 5 nm.

Ces applications incluent les transistors à effet de champ 2D à base de bisulfure de molybdène (MoS2), qui sont utilisés pour développer des amplificateurs opérationnels avec un gain en boucle ouverte d'environ 36 dB à basses fréquences.
De plus, les photodétecteurs modernes au bisulfure de molybdène (MoS2) présentent une efficacité élevée, éliminant le besoin de méthodes de fabrication complexes.

- Utilisation électronique flexible du bisulfure de molybdène (MoS2) :
Le disulfure de molybdène (MoS2) est devenu un matériau clé pour l'électronique flexible grâce à ses propriétés mécaniques et sa polyvalence électronique.
Historiquement, la croissance du bisulfure de molybdène (MoS2) dans des substrats rigides a posé des défis pour son utilisation dans des applications flexibles.

Cependant, des progrès récents ont permis le développement de monocouches de bisulfure de molybdène (MoS2) de haute qualité sur des substrats de verre ultra-minces et flexibles d’épaisseurs inférieures à 40 µm.
Le dépôt chimique en phase vapeur est désormais une méthode privilégiée pour la synthèse du bisulfure de molybdène (MoS2) pour ces applications, permettant d'obtenir une mobilité optimisée de 9,1 cm2 V−1 s−1,5

Ces développements ont réduit la consommation d’énergie et amélioré les performances des dispositifs flexibles, rendant le bisulfure de molybdène (MoS2) adapté aux applications dans les supraconducteurs flexibles et l’électronique.

-Utilisations du disulfure de molybdène (MoS2) pour le stockage d'énergie :
Le disulfure de molybdène (MoS2) a transformé le paysage du stockage d’énergie, offrant des solutions innovantes aux côtés du graphène.
Par exemple, les structures cœur-coque à base de bisulfure de molybdène (MoS2) optimisent les performances énergétiques en combinant un cœur fonctionnel avec une coque protectrice.

Ces structures améliorent les propriétés électrochimiques et catalytiques du disulfure de molybdène (MoS2), ce qui en fait un matériau viable pour les batteries lithium-ion, les supercondensateurs et les réactions d'évolution de l'hydrogène.

De plus, les nanocomposites de disulfure de molybdène (MoS2) associés à des oxydes de carbone et de métaux de transition gagnent du terrain pour les technologies de stockage et de conversion d’énergie.

-Applications biomédicales du disulfure de molybdène (MoS2) :
Le disulfure de molybdène (MoS2) a montré un potentiel dans le domaine biomédical en raison de sa biocompatibilité et de sa forte énergie de liaison avec les biomolécules.
Les nanostructures à base de disulfure de molybdène (MoS2) ont été étudiées pour leur capacité à améliorer l'administration de médicaments, à affiner les techniques de bio-imagerie, à soutenir le développement de biocapteurs sensibles et à permettre des avancées dans la thérapie photothermique.

-Applications nouvelles et futures du bisulfure de molybdène (MoS2) :
Depuis la découverte du graphène monocouche en 2004, le domaine des matériaux 2D a vu émerger plusieurs nouvelles classes de matériaux.
L’un d’entre eux est les dichalcogénures de métaux de transition (TMD).

Ces matériaux sont constitués d’un des métaux de transition lié à l’un des éléments du groupe 16.
Cependant, les oxydes ne sont généralement pas classés comme des dichalcogénures.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est actuellement le membre le plus étudié de la famille TMD.

Semblable au graphite, lorsque le disulfure de molybdène (MoS2) passe d'une structure massive à une structure monocouche, les propriétés de ce matériau subissent un changement significatif.
Les couches du TMD peuvent être exfoliées mécaniquement ou chimiquement pour former des nanofeuilles.

Le changement le plus frappant qui se produit lors du passage d'une couche massive à une couche unique est le changement des propriétés optoélectroniques, le matériau passant d'un semi-conducteur à bande interdite indirecte avec une valeur de bande interdite d'environ 1,3 eV à un semi-conducteur à bande interdite directe avec une valeur de bande interdite d'environ 1,9 eV.

En raison de la présence d'une bande interdite dans ce matériau, les utilisations du disulfure de molybdène (MoS2) sont nettement plus nombreuses que celles d'autres matériaux 2D tels que le graphène.

Certains domaines dans lesquels le disulfure de molybdène (MoS2) a déjà été appliqué comprennent les transistors à effet de champ à rapport marche/arrêt élevé en raison de faibles courants de fuite, les mémoires-résistances basées sur des films TMD en couches, la polarisation contrôlable du spin et de la vallée, le confinement géométrique des excitons, la photoluminescence réglable, l'électrolyse de l'eau et le photovoltaïque/photodétecteurs.

- Utilisations avancées du bisulfure de molybdène (MoS2) par les lubrifiants :
Le bisulfure de molybdène (MoS2) est utilisé pour créer des lubrifiants hautes performances qui offrent une lubrification supérieure dans des conditions extrêmes, telles que des charges élevées, du vide et de larges plages de températures.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est particulièrement précieux dans les machines de précision et les applications spatiales où les lubrifiants traditionnels sont inadéquats.

-Utilisations électroniques du bisulfure de molybdène (MoS2) :
Le disulfure de molybdène (MoS2) est utilisé dans la fabrication de transistors, de photodétecteurs et d’autres appareils électroniques en raison de ses propriétés semi-conductrices.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est connu pour ses capacités de couche mince et sa mobilité électronique efficace, qui sont cruciales dans la miniaturisation des composants électroniques.

-Conversion et stockage d'énergie du disulfure de molybdène (MoS2) :
Le disulfure de molybdène (MoS2) est utilisé dans les réactions d'évolution de l'hydrogène comme catalyseur, améliorant l'efficacité de la séparation de l'eau dans la production de carburant à l'hydrogène.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est également exploré pour son potentiel d’amélioration de l’efficacité et de la capacité des batteries lithium-soufre.

-Utilisations catalytiques du bisulfure de molybdène (MoS2) :
Le disulfure de molybdène (MoS2) est utilisé comme catalyseur dans l’industrie pétrochimique pour l’élimination du soufre des carburants.
La grande surface spécifique et les sites actifs du disulfure de molybdène (MoS2) facilitent les réactions catalytiques efficaces, contribuant à des technologies de carburant plus propres et plus efficaces.

-Utilisations du disulfure de molybdène (MoS2) dans les revêtements et les additifs polymères :
Le bisulfure de molybdène (MoS2) est incorporé dans divers revêtements pour améliorer la résistance à l'usure et réduire la friction.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est également ajouté aux polymères pour améliorer leur résistance, leur stabilité thermique et pour fournir des propriétés de protection contre les UV, ce qui le rend précieux dans les matériaux automobiles et aérospatiaux.

PROPRIÉTÉS DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
*Propriétés en vrac
Le disulfure de molybdène (MoS2) se présente naturellement sous la forme du minéral « molybdénite ».
Sous sa forme massive, le disulfure de molybdène (MoS2) apparaît comme un solide sombre et brillant.

Les faibles interactions entre les couches permettent aux feuilles de glisser facilement les unes sur les autres, c'est pourquoi le bisulfure de molybdène (MoS2) est souvent utilisé comme lubrifiant.
Le disulfure de molybdène (MoS2) peut également être utilisé comme alternative au graphite dans les applications à vide élevé, mais sa température de fonctionnement maximale est inférieure à celle du graphite.

Le disulfure de molybdène en vrac (MoS2) est un semi-conducteur avec une bande interdite indirecte d'environ 1,2 eV et présente donc un intérêt limité pour l'industrie optoélectronique.

*Propriétés optiques et électriques
Les couches individuelles de disulfure de molybdène (MoS2) ont des propriétés radicalement différentes de celles de la masse.
La suppression des interactions intercouches et le confinement des électrons dans un seul plan entraînent la formation d'une bande interdite directe avec une énergie accrue d'environ 1,89 eV (rouge visible).

Une seule monocouche de disulfure de molybdène (MoS2) peut absorber 10 % de la lumière incidente avec une énergie supérieure à la bande interdite.
Comparé à un cristal massif, on observe une augmentation de 1000 fois de l'intensité de photoluminescence, mais elle reste relativement faible - avec un rendement quantique de photoluminescence d'environ 0,4 %.

Cependant, ce taux peut être considérablement augmenté (jusqu'à plus de 95 %) en supprimant les défauts responsables de la recombinaison non radiative.
La bande interdite peut être ajustée en introduisant une contrainte dans la structure.
Une augmentation de 300 meV de la bande interdite par 1% de contrainte de compression biaxiale appliquée au disulfure de molybdène (MoS2) à trois couches a été observée.

L'application d'un champ électrique vertical a également été suggérée comme méthode de réduction de la bande interdite dans les TMDC 2D - potentiellement à zéro, faisant ainsi passer la structure de semi-conductrice à métallique.
Les spectres de photoluminescence des monocouches de disulfure de molybdène (MoS2) montrent deux pics excitoniques : l'un à ~1,92eV (l'exciton A) et l'autre à ~2,08eV (l'exciton B).

Ceux-ci sont attribués à la séparation de la bande de valence au point K (dans la zone Brillouin) en raison du couplage spin-orbite, permettant deux transitions optiquement actives.
L'énergie de liaison des excitons est >500meV.

Ils sont donc stables jusqu’à des températures élevées.
L'injection d'électrons excédentaires dans le disulfure de molybdène (MoS2) (par dopage électrique ou chimique) peut provoquer la formation de trions (excitons chargés), constitués de deux électrons et d'un trou.

Ils apparaissent sous forme de pics dans les spectres d'absorption et PL, décalés vers le rouge d'environ 40 meV par rapport au pic de l'exciton A (réglable par concentration de dopage).
Bien que l'énergie de liaison des trions soit bien inférieure à celle des excitons (à environ 20 meV), ils ont une contribution non négligeable aux propriétés optiques des films MoS2 à température ambiante.

Les transistors monocouches en bisulfure de molybdène (MoS2) présentent généralement un comportement de type n, avec des mobilités de porteurs d'environ 350 cm2V-1s-1 (ou ~ 500 fois inférieures à celles du graphène).
Cependant, lorsqu'ils sont fabriqués en transistors à effet de champ, ils peuvent afficher des rapports marche/arrêt massifs de 108, ce qui les rend attrayants pour les circuits de commutation et logiques à haut rendement.

PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
Propriétés mécaniques
Les monocouches de disulfure de molybdène (MoS2) sont flexibles et il a été démontré que les FET à couche mince conservent leurs propriétés électroniques lorsqu'ils sont pliés à un rayon de courbure de 0,75 mm.

Ils ont une rigidité comparable à celle de l'acier et une résistance à la rupture supérieure à celle des plastiques flexibles (tels que le polyimide (PI) et le polydiméthylsiloxane (PDMS)), ce qui les rend particulièrement adaptés à l'électronique flexible.
À environ 35 Wm-1 K-1, la conductivité thermique des monocouches de disulfure de molybdène (MoS2) est environ 100 fois inférieure à celle du graphène

TRAITEMENT DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE MONOCOUCHE (MoS2) :
Diverses techniques ont été utilisées pour la préparation de films monocouches de bisulfure de molybdène (MoS2).
Nous avons mentionné ici les techniques les plus courantes et un bref aperçu de celles-ci.

*Exfoliation mécanique
L'exfoliation mécanique est également appelée « méthode du ruban adhésif » et a été utilisée pour la première fois pour isoler les couches de graphène.
Si vous appliquez un ruban adhésif sur un échantillon de cristal en vrac, de fines couches de cristal colleront au ruban une fois que vous aurez retiré le ruban adhésif et cela est dû à sa plus grande adhérence mutuelle par rapport à l'adhérence intercouche.

*Processus de collage et de pelage
Jusqu'à la production de monocouches individuelles, ce processus de collage et de pelage se répète encore et encore.
Ensuite, les monocouches individuelles peuvent être transférées sur un substrat, par exemple grâce à un tampon PDMS.

Ce procédé forme des monocouches cristallines de haute qualité, pouvant atteindre une taille supérieure à 10 microns, même si ce procédé présente un faible rendement en monocouches.
En ce qui concerne la recherche TMDC, il s'agit de la méthode de traitement la plus privilégiée, même si elle est « low-tech ».

*Exfoliation au solvant
La sonication des cristaux en vrac a lieu dans un solvant organique, les décomposant en fines couches.
On obtient une distribution de l'épaisseur et de la taille des couches, et on obtient également un tensioactif qui est généralement ajouté pour arrêter le réempilement des couches.

Cette méthode présente un faible rendement en monocouche et un rendement élevé en couche mince.
La taille des flocons est de l'ordre de 100 nm, ce qui donne l'impression qu'ils sont petits.

*Intercalation
L'intercalation des monocouches longues de disulfure de molybdène (MoS2) est parfois classée comme une forme d'exfoliation de solvant.
En 1986, le disulfure de molybdène (MoS2) a été démontré pour la première fois.

Une solution qui fonctionne comme source d'ions lithium (généralement du n-butyllithium, qui est dissous dans l'hexane) contient des cristaux en vrac placés à l'intérieur, et ces cristaux en vrac diffusent entre les couches du cristal.
L'ajout d'eau est l'étape suivante et l'eau forme ensuite une interaction avec les ions lithium pour produire de l'hydrogène, ce qui éloigne les couches.

*Contrôle minutieux
Un contrôle minutieux doit être effectué sur les paramètres d'une expérience pour obtenir un rendement monocouche élevé dans cette méthode.
Les couches résultantes possèdent une structure métallique 1T moins nécessaire au lieu de la structure semi-conductrice 2H.

Cependant, des applications potentielles sont observées pour la structure 1T dans les électrodes des supercondensateurs.
Le recuit thermique peut être utilisé pour convertir la structure 1T en 2H.

*Dépôt en phase vapeur
L'exfoliation mécanique n'est pas une technique évolutive, mais elle peut donner des monocouches hautement cristallines.
Une méthode fiable et efficace à grande échelle est nécessaire pour produire des films de haute qualité si les matériaux bidimensionnels doivent trouver des applications dans le domaine de l'optoélectronique.

Le dépôt en phase vapeur est l’une des méthodes présentant un tel potentiel et c’est pourquoi il est étudié en profondeur.
Une réaction chimique est impliquée dans le dépôt chimique en phase vapeur pour convertir un précurseur en bisulfure de molybdène (MoS2) final.
Le MoO3 est généralement recuit à une température élevée de 1 000 degrés Celsius pour la production de films de bisulfure de molybdène (MoS2) en présence de soufre.

*Autres précurseurs
Le thiomolybdate d'ammonium et le molybdène métallique sont les autres précurseurs, et le revêtement par immersion et l'évaporation par faisceau d'électrons sont utilisés pour les déposer avant de les convertir dans un four.

Comparés à ceux fabriqués à partir de couches exfoliées, les FET fabriqués à partir de films cultivés en vapeur présentent une très faible mobilité.
De plus, la qualité, l'épaisseur et la taille (généralement de 10 nm à quelques microns) des substrats et des films sont choisies.

PROPRIÉTÉS DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
*Caractéristiques générales
Naturellement, le disulfure de molybdène (MoS2) se présente sous la forme d'un minéral appelé « molybdénite ».

L'apparence du MoS2 sous sa forme massive est celle d'un solide brillant et sombre.
Le disulfure de molybdène (MoS2) est également utilisé comme lubrifiant car les feuilles peuvent glisser facilement les unes sur les autres en raison de leurs faibles interactions intercouches.

Le disulfure de molybdène (MoS2) est également utilisé dans les applications sous vide poussé comme alternative au graphite, mais sa température de fonctionnement maximale est inférieure à la température de fonctionnement maximale du graphite.
Avec une bande interdite indirecte d'environ 1,2 eV, le disulfure de molybdène (MoS2) en vrac est un semi-conducteur et présente donc un intérêt limité pour l'industrie optoélectronique.

*Caractéristiques électriques et optiques
Par rapport à la masse, les couches de disulfure de molybdène (MoS2) ont des caractéristiques radicalement différentes.

L'élimination des électrons de confinement et des interactions intercouches dans un seul plan conduit à la production d'une bande interdite directe avec ~1,89eV (rouge visible) d'énergie accrue.
10 pour cent de la lumière incidente avec plus que l'énergie de la bande interdite peut être absorbée par la monocouche unique de disulfure de molybdène (MoS2).

Une augmentation de 1000 fois de l'intensité de la photoluminescence a été observée par rapport à un cristal massif, cependant, elle reste relativement faible, avec environ 0,4 % de rendement quantique de photoluminescence.
Cependant, si nous supprimons les défauts qui sont les raisons de la combinaison non radiative, ce pourcentage peut être augmenté de manière spectaculaire jusqu'à plus de 95 %.

*Bande interdite
L’introduction d’une contrainte dans la structure peut régler la bande interdite.
Des observations ont montré une augmentation de 300 meV de la bande interdite par contrainte de compression biaxiale de 1 % appliquée au disulfure de molybdène (MoS2) à trois couches.

Dans les TMDC bidimensionnels, la bande interdite peut être potentiellement réduite à zéro en appliquant un champ électrique vertical, comme cela a également été envisagé comme une méthode, commutant ainsi la structure semi-conductrice vers la structure métallique.

*Spectres de photoluminescence
Deux pics excitoniques sont représentés par les spectres de photoluminescence des monocouches de disulfure de molybdène (MoS2) : un pic est à ~1,92eV (l'exciton A) et l'autre pic est à ~2,08eV (l'exciton B).

Les deux pics sont dus à la séparation de la bande de valence dans la zone Brillouin au point K en raison du couplage spin-orbite, qui permet deux transitions optiquement actives.

Plus de 500 meV est l'énergie de liaison des excitons.
Ils sont donc stables à haute température.

*Injection d'électrons
Les trions peuvent se former lors de l'injection d'électrons excédentaires par dopage chimique ou électrique dans le disulfure de molybdène (MoS2).

Les trions sont des excitons chargés et ils sont constitués d'un trou et de deux électrons.
L'apparition des trions dans les spectres PL et l'absorption se présente sous forme de pics décalés vers le rouge d'environ 40 meV.

Une contribution non négligeable est partagée par les trions à température ambiante aux caractéristiques optiques du film de disulfure de molybdène (MoS2) tandis que l'énergie de liaison du trion est bien inférieure à l'énergie de liaison des excitons (à près de 20 meV).

*Transistors
Le comportement de type N est généralement affiché par les transistors monocouches en bisulfure de molybdène (MoS2), avec près de 350 cm2V-1s-1 (ou ~ 500 fois moins que le graphène) de mobilités de porteurs.

Bien qu'ils puissent présenter des rapports marche/arrêt massifs de 108 lorsqu'ils sont fabriqués en transistors à effet de champ, ce qui les rend efficaces et attrayants pour les circuits logiques et la commutation hautement efficaces.

PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
Il est démontré que lorsqu'ils sont pliés à un rayon de courbure de 0,75 mm, les FET à couches minces conservent leurs caractéristiques électroniques, prouvant que les monocouches de bisulfure de molybdène (MoS2) sont flexibles.

Leur rigidité est la même que celle de l'acier et ils ont également une résistance à la rupture supérieure à celle des plastiques flexibles comme le polydiméthylsiloxane (PDMS) et le polyimide (PI), ce qui les rend particulièrement adaptés et appropriés à l'électronique flexible.
Comparée à la conductivité thermique du graphène, la conductivité thermique des monocouches de disulfure de molybdène (MoS2) est environ 100 fois inférieure, soit environ 35 Wm-1K-1.

*Valleytronics
Une voie vers des technologies au-delà de l'électronique est offerte par le disulfure de molybdène (MoS2) et d'autres TMDC bidimensionnels, où les degrés de liberté peuvent être utilisés pour stocker des informations ou/et les traiter.

La structure de bande électronique du disulfure de molybdène (MoS2) présente les maxima d'énergie de la bande de valence et les minima de la bande de conduction aux points K et K' (souvent appelés -K) de la zone Brillouin.
Ces deux « vallées » distinctes possèdent le même écart énergétique, mais en ce qui concerne la position, elles sont distinctes dans l'espace de moment.

*Transitions optiques
Les changements de moment angulaire de -1 pour le point K' et de +1 pour le point K nécessitent les transitions optiques dans ces vallées.

Il est donc possible d'exciter sélectivement les excitons dans une vallée avec une lumière polarisée circulairement - les excitons de la région K' étant excités par la lumière polarisée à gauche (σ-) et les excitons de la vallée K étant excités par la lumière polarisée à droite (σ+).

*Émission de lumière
Inversement, la lumière qui sera émise par la recombinaison des excitons dans la vallée K' sera polarisée en σ-, et la lumière qui sera émise par la recombinaison des excitons dans la vallée K sera polarisée en σ+.

Le pseudospin de vallée, qui est un degré de liberté, est représenté par ces vallées car elles peuvent être adressées indépendamment, et le pseudospin de vallée peut également être utilisé dans les dispositifs valleytronic.

*Bande de valence spin-orbite
De plus, pour chacune des vallées, des signes de spin opposés sont possédés par la bande de valence divisée spin-orbite aux points K' et K.

Par exemple, un trou de spin descendant et un électron de spin montant constituent un exciton A dans la vallée K, et un trou de spin montant et un électron de spin descendant constituent un exciton B dans la vallée K.
Les porteurs de charge constitutifs des excitons B et A dans la vallée K' ont le spin opposé.

CARACTÉRISTIQUES PROMETTEUSES DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
Le disulfure de molybdène (MoS2) présente d'excellentes caractéristiques électrochimiques, caractéristiques de luminescence et caractéristiques semi-conductrices en tant que sonde remarquable pour la biodétection permettant d'observer plusieurs analytes.

Une dimension zéro, également appelée fullerènes inorganiques, est affichée par les points quantiques de disulfure de molybdène (MoS2), et leur taille est inférieure à 10 nm.
Les points quantiques en disulfure de molybdène (MoS2) présentent des caractéristiques électriques et catalytiques prometteuses.

Les points quantiques Mo2 présentent une photoluminescence élevée à des longueurs d'onde spécifiques en raison de l'effet de confinement quantique, et ces longueurs d'onde rendent le disulfure de molybdène (MoS2) efficace et efficient pour la biodétection optique basée sur la méthode fluorimétrique.

STRUCTURE CRISTALLINE DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
La structure cristalline du disulfure de molybdène (MoS2) prend la forme du plan hexagonal des atomes S de chaque côté du plan hexagonal des atomes Mo.
Il existe une forte liaison covalente entre les atomes S et Mo, et ces plans triples s'empilent les uns sur les autres. Cependant, le faible forçage de Van Der Waals maintient les couches ensemble, ce qui permet aux couches d'être séparées mécaniquement pour former les feuilles bidimensionnelles de disulfure de molybdène (MoS2).

SYNTHÈSE DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
La préparation du disulfure de molybdène (MoS2) a été réalisée par modification de la méthode décrite dans la littérature.
Tous les produits chimiques ont été achetés et utilisés tels que reçus.

Pour commencer, 30 ml de solution de molybdate d'ammonium 0,008 M ((NH4)6Mo7O24•4H2O, Merck India, 98 %) ont été prélevés et du dodécyl sulfate de sodium (SDS) 10 fois supérieur à la cmc (concentration micellaire critique) y a été ajouté sous agitation constante pour obtenir une solution claire.

Ensuite, 9,60 mL de solution de dithionite de sodium 0,23 M (Na2S2O4, BDH, Angleterre, 98 % pur) et 45 mL de solution de thioacétamide 0,20 M (CH3CSNH2, Spectrochem India, 99 %) ont été ajoutés à la solution précédente et ont été soigneusement mélangés par agitation.
Le mélange de solution a été chauffé (~90°C) au bain-marie pour obtenir une solution claire de couleur jaune rougeâtre.

L'acidification de cette solution avec du HCl concentré (pH < 1) a conduit à un précipité de couleur brun foncé.
Le précipité a été isolé à l’aide d’une centrifugeuse et lavé à l’eau plusieurs fois.

Le séchage du précipité a donné naissance à des poudres noires brunâtres, qui ont été calcinées à 400°C pendant 2 h sous atmosphère d'argon pour obtenir les poudres noires de bisulfure de molybdène (MoS2).

STRUCTURE ET LIAISONS HYDROGÈNES DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
Le disulfure de molybdène (MoS2) appartient à une classe de matériaux appelés « dichalcogénures de métaux de transition » (TMDC).
Les matériaux de cette classe ont la formule chimique MX2, où M est un atome de métal de transition (groupes 4 à 12 du tableau périodique) et X est un chalcogène (groupe 16).

La formule chimique du disulfure de molybdène est MoS2.
La structure cristalline du disulfure de molybdène (MoS2) prend la forme d'un plan hexagonal d'atomes S de chaque côté d'un plan hexagonal d'atomes Mo.

Ces plans triples s'empilent les uns sur les autres, avec de fortes liaisons covalentes entre les atomes Mo et S, mais un forçage de van der Waals faible maintenant les couches ensemble.

Cela permet de les séparer mécaniquement pour former des feuilles bidimensionnelles de bisulfure de molybdène (MoS2).
Le bisulfure de molybdène (MoS2) avec des tailles de particules comprises entre 1 et 100 μm est un lubrifiant sec courant.

Il existe peu d’alternatives capables de conférer une lubrification élevée et une stabilité jusqu’à 350 °C dans des environnements oxydants.
Les tests de frottement par glissement du bisulfure de molybdène (MoS2) à l'aide d'un testeur à broche sur disque à faibles charges (0,1-2 N) donnent des valeurs de coefficient de frottement < 0,1.

COMPARÉ À LA MONOCOUCHE DE DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) ?
Le disulfure de molybdène (MoS2) (qui nécessite le dépôt d'une couche diélectrique supplémentaire à haute constante k telle que HfO2), le MoS2 à quelques couches peut être utilisé seul.
Cela rend le disulfure de molybdène (MoS2) plus intéressant pour la fabrication de transistors et d’autres dispositifs optoélectroniques.

PRÉPARATION DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
Transport chimique synthétique en phase vapeur (CVT)

PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
Le disulfure de molybdène (MoS2) est une poudre gris foncé ou noire .
Le disulfure de molybdène (MoS2), la forme naturelle la plus courante de molybdène, est extrait du minerai puis purifié pour une utilisation directe dans la lubrification.

Le disulfure de molybdène (MoS2) étant d’origine géothermique, il possède la durabilité nécessaire pour résister à la chaleur et à la pression.
C'est particulièrement le cas si de petites quantités de soufre sont disponibles pour réagir avec le fer et fournir une couche de sulfure compatible avec le bisulfure de molybdène (MoS2) pour maintenir le film lubrifiant.

SYNTHÈSE DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
Des films à plusieurs couches de disulfure de molybdène (MoS2) de haute qualité ont été développés directement sur les substrats (SiO2/Si et saphir) par la méthode de dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
Les films ont ensuite été transférés sur les substrats souhaités à l’aide d’un procédé de transfert chimique humide.

VALLEYTRONICS DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
Le disulfure de molybdène (MoS2) et d'autres TMDC 2D peuvent offrir une voie vers des technologies au-delà de l'électronique, où les degrés de liberté (autres que la charge) peuvent être utilisés pour le stockage et/ou le traitement des informations.

La structure de bande électronique du disulfure de molybdène (MoS2) présente des maxima d'énergie de la bande de valence et des minima de la bande de conduction aux points K et K' (souvent appelés -K) de la zone Brillouin.
Ces deux « vallées » discrètes ont le même écart énergétique mais sont discrètes en position dans l'espace d'impulsion.

Les transitions optiques dans ces vallées nécessitent des changements de moment angulaire de +1 pour le point K et de -1 pour le point K'.
Par conséquent, les excitons peuvent être excités de manière sélective dans une vallée avec une lumière polarisée circulairement - avec une lumière polarisée à droite (σ+) excitant les excitons dans la vallée K, et une lumière polarisée à gauche (σ-) excitant les excitons dans la vallée K'.

Inversement, la lumière émise par la recombinaison des excitons dans la vallée K sera polarisée σ+, et la lumière émise par la recombinaison des excitons dans la vallée K' sera polarisée σ-.

Étant donné que ces vallées peuvent être adressées indépendamment, elles représentent un degré de liberté appelé « pseudospin de vallée » qui pourrait être utilisé dans les dispositifs « valleytronic ».
De plus, la bande de valence divisée spin-orbite aux points K et K' présente des signes de spin opposés pour chacune des vallées.

Par exemple, un exciton A dans la vallée K est constitué d'un électron de spin up et d'un trou de spin down, et un exciton B de la vallée K possède un électron de spin down et un trou de spin up.
Pour les excitons A et B dans la vallée K', leurs porteurs de charge constitutifs ont le spin opposé.

Cela signifie que les degrés de liberté du pseudospin de la vallée et du spin du porteur de charge sont couplés (couplage spin-vallée), et que les propriétés de spin et de vallée des porteurs de charge peuvent être sélectionnées optiquement - par le choix de la polarisation d'excitation (pour choisir la vallée) et de l'énergie (pour sélectionner l'exciton A ou B - et donc le spin).

Lorsqu'un champ électrique dans le plan est appliqué, les excitons peuvent se dissocier, les porteurs conservant leurs caractéristiques de vallée et de spin.
Les électrons (et les trous) dans les vallées opposées se déplaceront dans des directions opposées perpendiculairement au champ.

C'est ce qu'on appelle « l'effet Hall de la Vallée » et cela pourrait constituer la base des technologies futures, où davantage d'informations peuvent être codées sur des électrons grâce à ces degrés de liberté supplémentaires.

a) La lumière polarisée circulairement σ+ incidente sur une monocouche de disulfure de molybdène (MoS2) excite les porteurs de charge dans la vallée K (sphères orange).
La lumière avec une énergie dégénérée avec l'exciton A (flèche rouge) excite les électrons de spin up et les trous de spin down.

Inversement, la lumière correspondant à l'exciton B (flèche bleue) excite les électrons à spin down et les trous à spin up.
Un champ électrique dans le plan provoque l’accumulation d’électrons sur un bord de la couche et de trous sur l’autre.

b) La lumière σ excite les porteurs de charge dans la vallée K' (vert) avec des spins opposés à ceux de la vallée K, les charges s'accumulant également sur les bords opposés.

c) La lumière polarisée linéairement avec une énergie dégénérée avec l'exciton A excite les charges dans les deux vallées, les porteurs portant les mêmes spins se collectant sur le même bord de couche.

d) Une situation similaire se produit suite à une excitation avec une lumière polarisée linéairement dégénérée avec l'exciton B, avec des spins migrant vers les côtés opposés de la couche.
Les excitons dans le disulfure de molybdène (MoS2) ont une durée de vie de vallée (le temps pendant lequel ils restent dans leur vallée d'origine avant de se disperser) de quelques picosecondes.

En comparaison, la durée de vie de la vallée des électrons est supérieure à 100 nanosecondes, et les trous peuvent avoir une durée de vie encore plus longue.
Cela représente le temps disponible pour effectuer des opérations logiques en utilisant le pseudospin de la vallée, et doit être aussi grand que possible pour les applications pratiques.

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES ET CHIMIQUES du DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
Formule chimique : MoS2
Masse molaire : 160,07 g/mol
Aspect : solide noir/gris plomb
Densité : 5,06 g/cm3
Point de fusion : 2 375 °C (4 307 °F ; 2 648 K)
Solubilité dans l'eau : insoluble
Solubilité : décomposé par l'eau régale, l'acide sulfurique chaud, l'acide nitrique
insoluble dans les acides dilués
Bande interdite : 1,23 eV (indirect, 3R ou 2H bulk) ~1,8 eV (direct, monocouche)

Structure:
Structure cristalline : hP6, P63/mmc, n° 194 (2H) hR9, R3m, n° 160 (3R)
Constante du réseau :
a = 0,3161 nm (2H), 0,3163 nm (3R),
c = 1,2295 nm (2H), 1,837 (3R)
Géométrie de coordination : Prismatique trigonale (MoIV) Pyramidale (S2−)
Thermochimie:
Entropie molaire standard (S ⦵ 298) : 62,63 J/(mol K)
Enthalpie standard de formation (ΔfH ⦵ 298) : -235,10 kJ/mol
Énergie libre de Gibbs (ΔfG ⦵ ): -225,89 kJ/mol

Poids moléculaire : 160,1 g/mol
Nombre de donneurs de liaisons hydrogène : 0
Nombre d'accepteurs de liaisons hydrogène : 2
Nombre de liaisons rotatives : 0
Masse exacte : 161,849546 g/mol
Masse monoisotopique : 161,849546 g/mol
Surface polaire topologique : 64,2 Å²
Nombre d'atomes lourds : 3
Inculpation formelle : 0
Complexité : 18,3

Nombre d'atomes isotopiques : 0
Nombre de stéréocentres atomiques définis : 0
Nombre de stéréocentres d'atomes indéfinis : 0
Nombre de stéréocentres de liaison définis : 0
Nombre de stéréocentres de liaison indéfinis : 0
Nombre d'unités liées de manière covalente : 1
Le composé est canonisé : Oui
État physique. poudre
Couleur : gris
Odeur : Aucune donnée disponible

Point de fusion/point de congélation.
Point de fusion : 1,185 °C
Point d'ébullition initial et intervalle d'ébullition : Aucune donnée disponible
Inflammabilité (solide, gaz) : Aucune donnée disponible
Limites supérieures/inférieures d'inflammabilité ou d'explosivité : Aucune donnée disponible
Point d'éclair : Aucune donnée disponible
Température d'auto-inflammation : Aucune donnée disponible
Température de décomposition : Aucune donnée disponible
pH : Aucune donnée disponible

Viscosité
Viscosité, cinématique : Aucune donnée disponible
Viscosité, dynamique : Aucune donnée disponible
Solubilité dans l'eau : Aucune donnée disponible
Coefficient de partage : n-octanol/eau :
Ne s'applique pas aux substances inorganiques
Pression de vapeur : Aucune donnée disponible
Densité : 5 060 g/cm3 à 15 °C
Densité relative : Aucune donnée disponible

Densité de vapeur relative : Aucune donnée disponible
Caractéristiques des particules : Aucune donnée disponible
Propriétés explosives : Aucune donnée disponible
Propriétés oxydantes : aucune
Autres informations de sécurité : Aucune donnée disponible
Point de fusion : 2375 °C
densité : 5,06 g/mL à 25 °C(lit.)
forme : poudre
couleur : Gris à gris foncé ou noir

Densité : 4,8
Solubilité dans l'eau : Soluble dans l'acide sulfurique chaud et l'aquarégie.
Insoluble dans l'eau, l'acide sulfurique concentré et l'acide dilué.
Merck : 146 236
Point d'ébullition : 100°C (eau)
Limites d'exposition ACGIH : TWA 10 mg/m3 ; TWA 3 mg/m3
NIOSH : IDLH 5 000 mg/m3
Stabilité : Stable.
Incompatible avec les agents oxydants, les acides.
Clé InChIKey : CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N
Référence de la base de données CAS : 1317-33-5 (référence de la base de données CAS)

Système de registre des substances de l'EPA : sulfure de molybdène (MoS2) (1317-33-5)
Bande interdite : 1,23 eV
Propriétés électroniques : Semi-conducteur 2D
Numéro CB : CB6238843
Formule moléculaire : MoS2
Poids moléculaire : 160,07
Numéro MDL : MFCD00003470
Fichier MOL:1317-33-5.mol
Point de fusion : 2375 °C
Densité : 5,06 g/mL à 25 °C(lit.)
solubilité : insoluble dans H2O ; soluble dans les solutions acides concentrées

forme : poudre
couleur : Gris à gris foncé ou noir
Densité : 4,8
Odeur : inodore
Solubilité dans l'eau : Soluble dans l'acide sulfurique chaud et l'aquaregia.
Insoluble dans l'eau, l'acide sulfurique concentré et l'acide dilué.
Merck : 14 6236
Point d'ébullition : 100°C (eau)
Limites d'exposition ACGIH : TWA 10 mg/m3 ; TWA 3 mg/m3
NIOSH : IDLH 5 000 mg/m3
Stabilité : Stable.

Incompatible avec les agents oxydants, les acides.
Clé InChIKey : CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N
Référence de la base de données CAS : 1317-33-5 (référence de la base de données CAS)
Scores alimentaires de l'EWG : 1
Norme FDA UNII : ZC8B4P503V
Système de registre des substances de l'EPA : sulfure de molybdène (MoS2) (1317-33-5)
Bande interdite : 1,23 eV
Propriétés électroniques : Semi-conducteur 2D
Numéro CAS : 1317-33-5
Formule chimique : MoS2
Poids moléculaire : 160,07 g/mol
Bande interdite : 1,23 eV

Préparation : Synthèse - Transport chimique en phase vapeur (CVT)
Structure : hexagonale
Propriétés électroniques : semi-conducteur 2D
Point de fusion : 2375 °C (lit.)
Couleur : Noir / Marron foncé
Classification / Famille : Dichalcogénures de métaux de transition (TMDC), matériaux semi-conducteurs 2D,
Nanoélectronique, Nanophotonique, Science des matériaux
Formule du composé : MoS2
Poids moléculaire : 160,07
Aspect : Poudre noire ou solide sous diverses formes

Point de fusion : 1185 °C (2165 °F)
Point d'ébullition : N/A
Densité : 5,06 g/cm3
Solubilité dans H2O : Insoluble
N° CE : 215-263-9
Pubchem CID: 14823
Nom IUPAC : bis(sulfanylidène)molybdène
SOURIRES : S=[Mo]=S
Identifiant InchI : InChI=1S/Mo.2S
Clé InchI : CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N

Température de stockage : Températures ambiantes
Masse exacte : 161,849549
Masse monoisotopique : 161,849549
Formule linéaire : MoS2
Numéro MDL : MFCD00003470
Numéro CB : CB6238843
Formule moléculaire : MoS2
Poids moléculaire : 160,07
Numéro MDL : MFCD00003470
Fichier MOL : 1317-33-5.mol
Point de fusion : 2375 °C
Densité : 5,06 g/mL à 25 °C (lit.)

Solubilité : Insoluble dans H2O ; soluble dans les solutions acides concentrées
Forme : Poudre
Couleur : Gris à gris foncé ou noir
Densité : 4,8
Odeur : Inodore
Solubilité dans l'eau : Soluble dans l'acide sulfurique chaud et l'aquarégie.
Insoluble dans l'eau, l'acide sulfurique concentré et l'acide dilué.
Structure cristalline : type MoS2
Système cristallin : six côtés
Merck : 14 6236
Point d'ébullition : 100°C (eau)
Groupe spatial : P63/mmc

Stabilité : Stable. Incompatible avec les agents oxydants, les acides.
Clé InChIKey : CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N
Référence de la base de données CAS : 1317-33-5 (Référence de la base de données CAS)
Scores alimentaires de l'EWG : 1
Norme FDA UNII : ZC8B4P503V
Système de registre des substances de l'EPA : sulfure de molybdène (MoS2) (1317-33-5)
Bande interdite : 1,23 eV
Propriétés électroniques : semi-conducteur 2D
N° CAS : 1317-33-5
Numéro EINECS : 215-263-9
Formule chimique : MoS2
Poids moléculaire : 160,07
Norme : Entreprise
Structure cristalline : Structure hexagonale en couches

Spécification
Aspect : Poudre gris foncé ou noire
Dosage (BN) : 99,5 % min
Humidité : 0,3% max.
Taille des particules (D50) : 500 nm
C: 220 ppm
Fe: 150 ppm
Si: 180 ppm
P: 50 ppm
S: 30 ppm
Sb: 2 ppm
Cd : 1 ppm max.

MESURES DE PREMIERS SECOURS du DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
-Description des mesures de premiers secours
*En cas d'inhalation
Après inhalation :
Air frais.
*En cas de contact avec la peau :
Retirer immédiatement tous les vêtements contaminés.
Rincer la peau à l’eau/prendre une douche.
*En cas de contact visuel
Après contact visuel :
Rincer abondamment à l'eau.
Retirer les lentilles de contact.
*En cas d'ingestion
Après avoir avalé :
Faire boire de l’eau à la victime (deux verres au maximum).
Consultez un médecin en cas de malaise.
-Indication de toute attention médicale immédiate et de tout traitement spécial nécessaire
Aucune donnée disponible

MESURES À PRENDRE EN CAS DE REJET ACCIDENTEL DE DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
-Précautions environnementales :
Aucune mesure de précaution particulière n'est nécessaire.
- Méthodes et matériels de confinement et de nettoyage :
Tenir compte des éventuelles restrictions matérielles.
Prendre à sec.
Éliminer correctement.
Nettoyer la zone touchée.

MESURES DE LUTTE CONTRE L'INCENDIE DU DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
- Moyens d'extinction :
*Moyens d'extinction appropriés :
Utiliser des mesures d'extinction adaptées aux circonstances locales et à la
environnement environnant.
*Moyens d’extinction inappropriés :
Pour cette substance/ce mélange, aucune limitation des agents extincteurs n'est donnée.
-Informations complémentaires :
Supprimer (abattre) les gaz/vapeurs/brouillards avec un jet d'eau pulvérisée.

CONTRÔLES D'EXPOSITION/PROTECTION INDIVIDUELLE au DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
-Paramètres de contrôle :
--Ingrédients avec paramètres de contrôle sur le lieu de travail :
-Contrôles d'exposition :
--Équipement de protection individuelle :
*Protection des yeux/du visage :
Utiliser un équipement de protection des yeux.
Lunettes de sécurité
*Protection de la peau :
Coordonnées complètes :
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Contact par éclaboussures :
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
*Protection respiratoire
Type de filtre recommandé : Type de filtre P1
-Contrôle de l’exposition environnementale :
Aucune mesure de précaution particulière n'est nécessaire.

MANIPULATION et STOCKAGE du DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
-Conditions de stockage sûr, y compris d'éventuelles incompatibilités :
*Conditions de stockage :
Bien fermé.
Sec.

STABILITÉ et RÉACTIVITÉ du DISULFURE DE MOLYBDÈNE (MoS2) :
-Réactivité:
Aucune donnée disponible
-Stabilité chimique :
Le produit est chimiquement stable dans des conditions ambiantes standard (température ambiante).
-Possibilité de réactions dangereuses :
Aucune donnée disponible
-Conditions à éviter :
aucune information disponible