日本產業技術綜合研究所(AIST)等組成的研究團隊開發了一項適用於生產氫氣且可做為半導體材料的二硫化鉬(MoS2)。利用電化學方式以水製造氫氣時,常選用白金作為觸媒,然而白金價格昂貴;另一方面,半導體領域廣泛使用的矽基材料,在微型化方面已逐漸趨於極限。因此研究團隊嘗試製作出了一項稱為奈米帶(Nanoribbon)、具有細長微結構的MoS2,發現其在氫氣製造過程中具有高觸媒活性,且電子遷移率高,可望應用於半導體領域。
MoS2是一種由鉬、鎢等過渡金屬以及硫、硒等硫族元素組成的「過渡金屬二硫化物(TMD)」,因可作為氫氣製造用觸媒—白金的替代品而備受關注,但由於其觸媒反應位置(活性位點)尚存在爭議,已致妨礙其實用化。研究團隊利用化學氣相沉積法(CVD)在藍寶石基板上進行製備,成功製作出高密度且規則排列的細長帶狀MoS2。進一步觀察發現,此帶狀結構的邊緣相較於中心部分具有更高的處媒活性,意即可以將邊緣區域視為活性位點。
此外,TMD具有「後矽材料(Post-Silicon Materials)」的別稱,顯示其在半導體領域亦備受期待。與矽不同的是,即使TMD製成極薄的型態,性能也不會因此而下降,因此可望藉以實現半導體裝置的小型化。研究團隊亦利用MoS2奈米帶製造電晶體並進行實驗,顯示出其具有足夠的電子遷移率。此次研究也開發了全新的MoS₂奈米帶製程。雖然過去也曾有過將MoS2製成奈米帶結構的嘗試,但本次所開發的方法不僅提升了製作效率,且促使奈米帶邊緣更為平滑。今後研究團隊將嘗試結合多條奈米帶組合而成的異質帶(Hetero Ribbon)等結構,並進一步探索其特性。