Ρύθμιση των μη γραμμικών οπτικών ιδιοτήτων του MoS₂ μέσω διασύνδεσης με περυλένια διιμιδίου υποκατεστημένα στη θέση bay ή imide

Μελέτη σχετικά με τη ρύθμιση των μη γραμμικών οπτικών (NLO) ιδιοτήτων σε ομοιοπολικά τροποποιημένα ημιαγώγιμα νανοφύλλα MoS₂, με παράγωγα περυλενίου διιμιδίου (PDI) υποκατεστημένα στη θέση bay ή imide και τίτλο “Tuning the nonlinear optical properties of MoS₂ by interfacing with bay– or imide-substituted perylene diimides”, E. Nikoli, R. Canton-Vitoria, G. Skentzos, E. Pramatioti, N. Zink-Lorre, A. M. Gutierrez-Vilchez, F. Fernandez-Lazaro, R. Arenal, S. Couris, N. Tagmatarchis, δημοσιεύτηκε στο έγκριτο και διεθνώς κορυφαίο περιοδικό με ηγετικό ρόλο στον τομέα των εφαρμοσμένων νανοϋλικών, ACS Appl. Mater. & Interfaces 2026, τόμος 18, σελ. 11825–11841.

Συν-συγγραφείς της δημοσίευσης είναι οι μεταδιδάκτορες Δρ Ελένη Νικολή και Δρ Ruben Canton-Vitoria, καθώς και ο Διευθυντής Ερευνών του ΙΘΦΧ/ΕΙΕ Δρ Νίκος Ταγματάρχης.

Η δημοσίευση είναι αποτέλεσμα διεθνούς συνεργασίας του ΙΘΦΧ με το διεθνούς κύρους Πανεπιστήμιο Universidad Miguel Hernandez de Elche (Ισπανία), το οποίο εξειδικεύεται στη σύνθεση χρωμοφόρων μορίων, το Ερευνητικό Κέντρο CSIC–Universidad de Zaragoza, Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragon και το Laboratorio de Microscopias Avanzadas (Ισπανία) που εξειδικεύεται στη μορφολογική ανάλυση νανοδομημένων υλικών με προηγμένες τεχνικές ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, καθώς και το Ινστιτούτο Χημικής Μηχανικής Υψηλών Θερμοκρασιών του ΙΤΕ, που εξειδικεύεται στη μελέτη μη οπτικών ιδιοτήτων προηγμένων υλικών.

Στο πλαίσιο της έρευνας, τα νέα υβριδικά υλικά μελετήθηκαν εκτενώς με φασματοσκοπικές τεχνικές (Raman, IR, UV-Vis και PL), θερμική ανάλυση (TGA), ηλεκτρονιακή μικροσκοπία (STEM-EDS), καθώς και ηλεκτροχημικές μεθόδους. Παράλληλα, αξιολογήθηκε η μη γραμμική οπτική τους απόκριση υπό διεγέρσεις λέιζερ νανοδευτερολέπτου και φεμτοδευτερολέπτου.

Τα νέα υβριδικά υλικά εμφάνισαν ενισχυμένες και ρυθμιζόμενες NLO απορροφητικές ιδιότητες και NLO διαθλαστικές αποκρίσεις σε σύγκριση με το αποφυλλωμένο MoS₂, με τα υποκατεστημένα με αζοβενζόλιο PDI να παρουσιάζουν τα ισχυρότερα αποτελέσματα λόγω αποδοτικής μεταφοράς ηλεκτρονίων και συντονισμένων διεγέρσεων. Επιπλέον, τα υλικά στα οποία έχουν προσδεθεί PDIs υποκατεστημένα στη θέση bay πάνω στο MoS₂ ενισχύουν τη συζυγία και την απόδοση σε σύγκριση με τις παραλλαγές σε θέση imide, επιτρέποντας εφαρμογές ως οπτικά περιοριστικά (optical limiting), mode-locking και σε φωτονικές διατάξεις.

Αυτού του είδους υβριδικά υλικά που αναπτύσσονται στο ΙΘΦΧ/ΕΙΕ προωθούν την οπτοηλεκτρονική που βασίζεται σε διδιάστατα διχαλκογενίδια μετάλλων μετάπτωσης, ξεπερνώντας τα όρια αλληλεπίδρασης φωτός-ύλης μέσω μοριακών «κεραιών» από περυλένια διιμιδίου. Η παρούσα μελέτη υπογραμμίζει ότι η θέση του υποκαταστάτη και η ενσωμάτωση αζοβενζολίου σε περυλένια διιμιδίου αποτελούν βασικούς μοχλούς για τη βελτιστοποίηση των μη γραμμικών οπτικών ιδιοτήτων σε υβριδικές νανοαρχιτεκτονικές βασισμένες σε MoS₂.