Керування електромагнітним відгуком MoS₂ шляхом легування Ni для перспективних поглиначів мікрохвильового випромінювання

Анотація

Легування перехідними металами є перспективним підходом до покращення здатності шаруватих матеріалів поглинати мікрохвильове випромінювання. У цій роботі наноструктури MoS₂, леговані Ni з різною концентрацією (0–4 ат.%), було синтезовано гідротермальним методом для систематичного дослідження впливу введення Ni на структурні, магнітні та електромагнітні властивості. Х-променевий структурний аналіз (XRD) підтвердив, що легування Ni зберігає гексагональну фазу MoS₂, водночас спричиняючи стискання кристалічної ґратки та зменшення розміру кристалітів. СЕМ-дослідження показали, що зі збільшенням вмісту Ni формуються дедалі щільніші агломеровані структури типу «нанолисток - квітка», що свідчить про інтенсифікацію процесів зародкоутворення та росту кристалів. Вимірювання методом вібраційної магнітометрії (VSM) продемонстрували, що легування Ni суттєво покращує магнітні властивості. Зразок із вмістом Ni 4 ат.% характеризувався найбільшою намагніченістю насичення (1,101 емо/г) та найменшою коерцитивною силою (830 Е), що є характерним для магнітом’якої феромагнітної поведінки. Дослідження поглинання мікрохвильового випромінювання в X-діапазоні (8–12 ГГц) показали, що легування Ni суттєво збільшує втрати на відбиття та розширює ефективну смугу поглинання. Оптимальні характеристики отримано за вмісту 4 ат.% Ni: максимальні втрати на відбиття становили –27,91 дБ (що відповідає поглинанню приблизно 99,84 %) на частоті 10,60 ГГц, а ефективна ширина смуги – 0,64 ГГц. Отримані результати свідчать про те, що легування Ni є ефективним способом керування електромагнітним відгуком MoS₂ та демонструють значний потенціал цього матеріалу для застосування в технологіях радіолокаційної малопомітності (stealth) і для екранування електромагнітних завад (EMI).