Publikacja w The Journal of Physical Chemistry Letters (2026)

12 02 2026

W czasopiśmie The Journal of Physical Chemistry Letters (ACS) ukazała się publikacja naukowa autorstwa grupy prof. Roberta Szoszkiewicza (RSz) dotycząca rozwoju metody nanolitografii termochemicznej (ang. TCNL, thermochemical nanolithography) w kontekście nie-grafenowych materiałów dwuwymiarowych (2D). Współautorem jest dr Marcin Strawski, również z WCh UW, który w ramach współpracy dostarczył badania za pomocą metody ToF-SIMS (spektrometria masowa jonów wtórnych z pomiarem czasu przelotu), a także niektórych pomiarów XPS (spektroskopia fotoelektronów rentgenowskich) istotnych do weryfikacji dokonanych zmian chemicznych na badanych próbkach.

Głównymi osiągnięciami opisanymi w tej publikacji są odkrycie i opisanie mechanizmu tzw. odwrotnej nanolitograficznej modyfikacji powierzchni w nanoskali, a także potwierdzenie niemożności bezpośredniego utleniania litograficznego wybranych materiałów 2D za pomocą metody TCNL, której esencją jest użycie tzw. gorącego ostrza mikroskopii sił atomowych (AFM) do powodowania stymulowanych ciepłem reakcji chemicznych na badanych powierzchniach. Metoda TCNL została po raz pierwszy opisana w roku 2007 w artykule naukowym w czasopiśmie Nano Letters https://pubs.acs.org/doi/10.1021/nl070300f , którego pierwszym autorem i głównym pomysłodawcą był wówczas jeszcze dr Robert Szoszkiewicz. Od tego czasu wiele grup na świecie z powodzeniem stosuje tę metodę do modyfikacji termochemicznej różnych materiałów, choć głównie polimerowych.

Bieżąca publikacja to efekt kilku lat pracy dr Saeeda Sovizi i prof. Roberta Szoszkiewicza nad użyciem metody TCNL do lokalnego, stymulowanego ciepłem utlenienia cienkich kryształów dwusiarczku molibdenu, MoS2, a ostatnio także i nowego materiału 2D, wykazującego właściwości magnetyczne, a mianowicie bromku siarki (II) chromu (III), CrSBr. Autorzy opisują dlaczego mimo wysokich temperatur używanej igły AFM nie można było dokonać modyfikacji utleniania jak i trawienia termicznego kryształów MoS2, mimo widocznych zmian topograficznych, które wskutek bardziej szczegółowych badań okazały się jednak pochodzić od wywoływanej wskutek badań deformacji podłoża. Co ciekawe jednakże, w przypadku niektórych kryształów CrSBr, mimo podobnej niemożności bezpośredniego stymulowanego ciepłem lokalnego utlenienia, zaobserwowano nowy i bardzo ciekawy mechanizm tzw. odwrotnej modyfikacji powierzchni, a mianowicie wzrostu wysokości badanych cienkich kryształów w otoczeniu litograficznie modyfikowanego obszaru. Działo się tak dlatego, że ciepło wprowadzane na powierzchnię kryształów CrSBr migrowało do krawędzi krystalitów, gdzie procesy utleniania i trawienia termicznego zachodzą znacznie łatwiej niż na płaszczyznach podstawowych. Następnie zaś powstające produkty, głównie tlenki chromu (III), osadzały się na badanych powierzchniach w otoczeniu kontaktu ostrze AFM-próbka. Procesy te były możliwe dzięki preferowanemu przepływowi ciepła w płaszczyznach podstawowych materiałów 2D, tzn. „po powierzchni” zamiast „do środka” materiału, oraz specjalnej konstrukcji gorących sond AFM. Ostrza te są krótkie i stożkowe, a także szerokie i gorące w swoich nasadach (tj. na „górze”), co przyczynia się do powstania zarówno bariery fizycznej jak i termicznej ograniczających ucieczkę powstających produktów. Bariera termiczna powstaje wskutek wywołania lokalnej inwersji termicznej (ciepło „na górze”, zimno „na dole”), podobnie jak w smogowy zachmurzony dzień w dużym mieście.

Badania te były częściowo finansowane grantem NCN Opus 2017/27/B/ST4/00697 (kierownik: RSz), ale następnie kilkoma projektami z programu IDUB na Uniwersytecie Warszawskim utworzonym dzięki dotacji Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego w latach 2020-2026. Artykuł został opublikowany w modelu otwartego dostępu sfinansowanego również przez program IDUB UW.

S. Sovizi, M. Strawski, R. Szoszkiewicz, Thermochemical nanolithography and hot-plate heating of 2D MoS2 and CrSBr flakes in air, The Journal of Physical Chemistry Letters (ACS), 17, 1136-1146 (2026) (200 pkt, IF=5.1). https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jpclett.5c03187