A study of size-dependent properties of MoS2 monolayer nanoflakes using density-functional theory

Abstract

Novel physical phenomena emerge in ultra-small sized nanomaterials. We study the limiting small-size-dependent properties of MoS2 monolayer rhombic nanoflakes using density-functional theory on structures of size up to Mo35S70 (1.74 nm). We investigate the structural and electronic properties as functions of the lateral size of the nanoflakes, finding zigzag is the most stable edge configuration, and that increasing size is accompanied by greater stability. We also investigate passivation of the structures to explore realistic settings, finding increased HOMO-LUMO gaps and energetic stability. Understanding the size-dependent properties will inform efforts to engineer electronic structures at the nano-scale.

Recent Insights in Transition Metal Sulfide Hydrodesulfurization Catalysts for the Production of Ultra Low Sulfur Diesel: A Short Review

“…The theoretical results show that the bulk 2H-MoS 2 is a material that presents both direct and indirect band gaps with values very close to the experimentally reported [166][167][168], but also predict that the doping of this material with transition metals (or under pressure) could tailor their chemical, optical and electronic properties for the development of new interesting technological applications [169][170][171]. Also, a whole universe of possibilities arises with a reduction in dimensions of this kind of materials, which offers the possibilities of exploiting band-gap engineering [172][173][174][175][176][177][178][179][180] and of obtaining new magnetic properties [181][182][183].…”

Valley-selective energy transfer between quantum dots in atomically thin semiconductors

“…Using the two-band effective mass model the wave function of the exciton can be written as a factorization of the relative motion of charge carriers and their center-of-mass motion 38 , 39 : where is the valley index, is the radius vector of the electron (hole), is the normalization area, is the center-of-mass vector, is the effective mass of the electron (hole), , is the wave vector of the center-of-mass motion, is the wave function of the relative motion with coordinate , and and are the Bloch functions of the electron and hole in valley . For very small QDs (nanoflakes) the effective mass approach is not applicable, but it is possible to use ab-initio calculations to study their properties 40 .…”

Investigação >i<ab initio>/i< dos mecanismos de formação de nanoflocos de dicalcogenetos de metais de transição

“…Ademais, o processo de auto-sedimentação intrínseco a esta rota sintética é capaz de permitir a obtenção de nanoflocos 2H-MoS 2 e 1T(1T )-MoS 2 . [2,79] Como delineado experimental [48,117] e teoricamente, [118,119] 2 fora do plano da monocamada de Gr.…”

“…Apesar das formações de dímeros em mínimos locais obtidos para estes nanoflocos, estas interações não foram suficientemente intensas para superarem a estabilidade proporcionada pela configuração da borda terminada em Q. Entre os pGMCs 1T observados, encontramse geometrias triangulares, Figura 6, as quais são reportadas na literatura para nanoflocos de tamanhos comparáveis àqueles investigados no presente capítulo. [118] Entretanto, os nanoflocos 1T para os n = 10 e 15 não são os mais estáveis para nenhuma espécie. Cabe notar que as distorções octaédricas de átomos Mo de centro indicam que a distorção de geometria octaédrica se configura como um mecanismo de estabilização dos pGMCs 2D, e , , , As diferenças de energias HOMO-LUMO nos nanoflocos estudados são observadas através de mecanismo análogo ao mecanismo de Peierls, [70] caracterizado como a abertura de um gap no nível de Fermi nos casos periódicos de monocamadas dos MoQ 2 , Q = S, Se, Te.…”

“…A grande sensibilidade destas energias de acordo com a geometria do nanofloco ou cluster 1D é devida ao fato de que existe a contribuição de praticamente todos os átomos das estruturas para a formação dos orbitais HOMO e LUMO, Figura 14, um resultado também encontrado em outros estudos para nanoflocos 2H de tamanho similares aos investigados no presente estudo. [118] Uma vez que não existe mudanças de comportamento na determinação das energias HOMO e LUMO e suas diferenças de acordo com a morfologia dos pGMCs, não se pode traçar uma relação que se baseie somente em efeitos de estrutura eletrônica para que se possa explicar a transição 1D → 1T .…”