Diséléniure de molybdène

Le diséléniure de molybdène est un composé chimique de formule MoSe₂. Il s'agit d'un solide cristallisé semiconducteur de structure analogue à celle du disulfure de molybdène MoS₂, constitué de feuillets superposés au sein desquels les atomes sont unis par des liaisons fortes et entre lesquels les interactions sont faibles. Il est possible de libérer ces feuillets par exfoliation, ce qui permet de produire le diséléniure de molybdène comme matériau bidimensionnel dont l'épaisseur est celle de la maille cristalline élémentaire du matériau massif[5].

Diséléniure de molybdène
__ Mo4+ __ Se2− Structure cristalline du diséléniure de molybdène
Identification
No CAS	12058-18-3
No ECHA	100.031.831
No CE	235-027-9
PubChem	82894
SMILES	[Se]=[Mo]=[Se] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/Mo.2Se Std. InChIKey : MHWZQNGIEIYAQJ-UHFFFAOYSA-N
Propriétés chimiques
Formule	MoSe2
Masse molaire[1]	253,88 ± 0,08 g/mol Mo 37,8 %, Se 62,2 %,
Propriétés électroniques
Bande interdite	~0,85 eV (indirect, cristal)[2] ~1,5 eV (direct, monocouche)[3]
Cristallographie
Classe cristalline ou groupe d’espace	(no 194) hexagonal Hermann-Mauguin : ${\displaystyle P\ 6_{3}/m\ 2/m\ 2/c\,}$ Hermann-Mauguin court : ${\displaystyle P6_{3}/mmc\,}$ Schoenflies : ${\displaystyle D_{6h}^{4}\,}$
Précautions
SGH[4]
Danger H373, H410, P260, P304+P340+P312 et P403+P233 H373 : Risque présumé d'effets graves pour les organes (indiquer tous les organes affectés, s'ils sont connus) à la suite d'expositions répétées ou d'une exposition prolongée (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger) H410 : Très toxique pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme P260 : Ne pas respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P304+P340+P312 : En cas d'inhalation : transporter la personne à l’extérieur et la maintenir dans une position où elle peut confortablement respirer. Appeler un CENTRE ANTIPOISON/un médecin en cas de malaise. P403+P233 : Stocker dans un endroit bien ventilé. Maintenir le récipient fermé de manière étanche.
Transport[4]
- 3288 Numéro ONU : 3288 : SOLIDE INORGANIQUE TOXIQUE, N.S.A. Classe : 6.1 Étiquette : 6.1 : Matières toxiques Emballage : Groupe d'emballage III : matières faiblement dangereuses.
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le cristal est constitué de couches atomiques de molybdène Mo⁴⁺ situées entre deux couches d'ions séléniure Se²⁻ en formant une structure prismatique trigonale dans le matériau massif, qui devient octaédrique une fois exfolié en feuillets élémentaires, de sorte qu'on rencontre les deux structures[6]. Dans le matériau massif, MoSe₂ cristallise donc dans le système hexagonal, groupe d'espace P6₃/mmmc (n^o 194) avec comme paramètres de maille, a = 328,4 ± 0,1 pm et c = 1292,7 ± 0,4 pm et comme nombre d'unités par maille, Z= 2[7]. Les deux atomes de molybdène occupent les sites 2(c) : ± (1/3, 2/3, 1/4) tandis que les quatre atomes de sélénium sont en 4(f) : (1/3, 2/3, z ; 1/3, 2/3, 1/2-z) avec z(Se) = 62,10 ± 0,03 pm. Ces résultats donnent comme distances interatomiques pour MoSe₂ dans les plans :

• Mo - 6Se = 252,7 pm (prisme trigonal)
• Mo - 6Mo = Se - 6Se = 328,9 pm
• Se - 1Se = 333,5 pm

et entre les plans

• Se -3Se = 366,0 pm

Cette structure correspond à presque le même paramètre z pour les atomes du chalcogène à celles reportées pour la forme hexagonale de MoS₂[8] - [9] et pour la forme basse température de MoTe₂[10] - [11].

La synthèse du MoSe₂ fait intervenir une réaction directe entre le molybdène et le sélénium en tube scellé à haute température :

Mo + 2 Se → MoSe₂.

On utilise un halogène comme le brome et l'iode pour purifier le composé à basse pression (de l'ordre de 1,3 Pa à 0,8 Pa) et à haute température (600 °C à 700 °C). Il doit être chauffé très progressivement afin d'éviter toute explosion en raison du caractère exothermique de cette réaction. Le MoSe₂ cristallise dans une structure hexagonale au fur et à mesure que le matériau refroidit[6]. Le sélénium en excès peut être éliminé par sublimation sous vide[12].

Il est possible de produire des feuillets bidimensionnels de diséléniure de molybdène par exfoliation de cristaux massifs à l'aide ruban adhésif ou par dépôt chimique en phase vapeur[13]. La mobilité des électrons dans le MoSe₂ bidimensionnel est plus élevée que celle du disulfure de molybdène MoS₂. Le MoSe₂ bidimensionnel adopte des structures semblables à celles du graphène, bien que ce dernier ait une mobilité des électrons plusieurs milliers de fois supérieure. Contrairement au graphène, cependant, le MoSe₂ bidimensionnel a un gap direct, permettant d'envisager des applications dans les transistors et les photodétecteurs.