گروهی از محققان کره جنوبی روشی برای تبدیل مواد کالکوژنیدی به دیسک‌های دوبعدی نانومقیاس یافته‌اند؛ این دیسک‌ها می‌توانند ظرفیت شارژ و تخلیه لیتیوم را نسبت به حالت توده‌ای تا ۲۰۰ درصد افزایش دهند.
ذخیره انرژی روی نانودیسک‌ها
مواد دوبعدی مانند گرافن ارزش بسیار زیادی برای محققان باتری‌ها دارند، زیرا سطح
ورقه‌مانند آنها می‌توانند بار بسیار زیادی را روی خود جذب نماید. اخیراً استفاده
زیادی از کالکوژنیدهای ورقه‌مانند ساخته شده از فلزات واسطه در ذخیره انرژی صورت
گرفته است، زیرا ورقه‌های ساخته شده از این مواد می‌توانند یون‌های لیتیوم را میان
لایه‌های خود ذخیره کنند.
حال جینوو چئون و همکارانش از دانشگاه یونسِی و دانشگاه ملی سئول در کره جنوبی روشی
برای تبدیل کالکوژنید دی‌سولفید زیرکونیوم (ZrS2) به دیسک‌های دوبعدی نانومقیاس
یافته‌اند؛ این دیسک‌ها می‌توانند ظرفیت شارژ و تخلیه لیتیوم را نسبت به حالت توده‌ای
تا ۲۰۰ درصد افزایش دهند.
تبدیل ZrS2 از حالت توده‌ای به ورقه‌های نانومقیاس می‌تواند مساحت سطحی و سرعت
انتشار یون‌های لیتیوم را افزایش داده و بدین طریق ظرفیت ذخیره انرژی را بالا ببرد.
با این حال کندن این ورقه‌ها به‌دلیل وجود پیوندهای ناپایدار آویزان که لبه‌های
سطوح دوبعدی را به یکدیگر متصل می‌کنند، بسیار دشوار است.
چئون و همکارانش از یک راهکار کلوئیدی برای حل این مشکل استفاده کردند. آنها با
محدود ZrS2 به دو بعد با استفاده از یک ماده فعال سطحی به‌نام oleylamine توانستند
این ماده را به شکل ورقه‌های گرد بسیار نازک درآورند. میکروسکوپی الکترونی عبوری
نشان داد که با استفاده از این روش ساده، دیسک‌های تک بلوری ZrS2 با قطر میانگین ۲۰
نانومتر به‌دست می‌آیند. این محققان با طولانی کردن زمان واکنش توانستند در ضمن حفظ
ضخامت این دیسک‌ها در حد ۶/۱ نانومتر، قطر آنها را تا ۶۰ نانومتر افزایش دهند.
با وجودی که نانودیسک‌های اولیه به شکل سوسپانسیون کلوئیدی بودند، این پژوهشگران
به‌زودی دریافتند که قرار دادن آنها در یک حلال قطبی موجب آغاز یک فرایند خودآرایی
می‌شود. نیروهای جاذبه میان مولکول‌های ماده فعال سطحی محافظ موجب شد دیسک‌ها روی
هم انباشته شده و شبیه ستونی از سکه‌ها، به شکل یک استوانه درآیند.
چئون می‌گوید میان این دیسک‌ها یک فضای خالی به اندازه ۵/۱ نانومتر وجود دارد که
مناسب قرار گرفتن انواع مختلف مولکول‌ها و یون‌هاست. این پژوهشگران با به‌کارگیری
این ماده لایه‌ای به‌عنوان آند یک باتری یون لیتیومی به نتیجه جالبی دست یافتند:
دیسک‌های کوچک‌تر یون‌های بیشتری را در خود نگهداشته وسرعت شارژ و تخلیه بالاتری
نسبت به دیسک‌های عریض‌تر دارند. از این یافته می‌توان در تولید نسل بعدی باتری ها
بهره برد.
جزئیات این تحقیق در Journal of the American Chemical Society منتشر شده است.
