kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2025-3(19)-53kaz44-2011Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИТНЫХ КРИСТАЛЛОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ MOS2 И НИКЕЛЕМ, И ИЗУЧЕНИЕ ИХ СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВOBTAINING COMPOSITE CRYSTALS MODIFIED WITH MOS2 AND NICKEL AND STUDYING THEIR STRUCTURAL PROPERTIESШонғаловаА.ShongalovaA.

Айгуль Шонғалова – PhD, старший научный сотрудник

050032, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Ибрагимова 11 

Aigul Shongalova – PhD, senior researcher,

050032, Republic of Kazakhstan, Almaty, Ibragimova Street 11

a.shongalova@sci.kzОтунчиЕ.OtunchiE.

Еділ Отунчи – магистр технических наук, инженер

050032, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Ибрагимова 11 

Edil Otunchi – master of technical sciences, engineer

050032, Republic of Kazakhstan, Almaty, Ibragimova Street 11

e.otunchi@sci.kzДмитриеваЕ.DmitrievaE. N.

Елена Дмитриева – кандидат физико-математических наук, профессор

 050032, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Ибрагимова 11 

Elena Dmitrieva – candidate of physical and mathematical sciences, professor 

050032, Republic of Kazakhstan, Almaty, Ibragimova Street 11

e.dmitrieva@sci.kzУмирзаковА.UmirzakovA.

Арман Умирзаков – кандидат PhD, старший научный сотрудник

 050032, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Ибрагимова 11 

Arman Umirzakov – PhD candidate, senior researcher

050032, Republic of Kazakhstan, Almaty, Ibragimova Street 11

a.umirzakov@sci.kzhttps://orcid.org/0000-0002-2570-8190КемелбековаА.KemelbekovaA.

Айнагуль Кемелбекова – PhD, старший научный сотрудник

050032, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Ибрагимова 11

Ainagul Kemelbekova – PhD, senior researcher

050032, Republic of Kazakhstan, Almaty, Ibragimova Street 11

a.kemelbekova@satbayev.universityТОО «Физико-технический институт», Satbayev UniversityКазахстанPhysical and Technical Institute LLP, Satbayev UniversityKazakhstan20250311202503(19)473481Copyright © Шонғалова А., Отунчи Е., Дмитриева Е.N., Умирзаков А., Кемелбекова А., 20252025Шонғалова А., Отунчи Е., Дмитриева Е., Умирзаков А., Кемелбекова А.Shongalova A., Otunchi E., Dmitrieva E.N., Umirzakov A., Kemelbekova A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/2011

В этой работе гибридные наноструктуры MoS₂, модифицированные дисульфидом молибдена (MoS₂) и никелем (Ni/MoS₂), были синтезированы двумя разными методами, химическим газофазным осаждением и магнетронным распылением, и были тщательно изучены их структурные и морфологические свойства. Сканирующая электронная микроскопия для оценки морфологии поверхности и микроструктуры синтезированных образцов, энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия для определения элементного состава и соответствие фаз кристаллической структуре были проанализированы с помощью рамановской спектроскопии. Анализ сканирующей электронной микроскопии выявил образование гексагонально симметричных высококристаллических треугольных кристаллов, характерных для слоистых материалов. Элементное картирование подтвердило распределение молибдена и серы, а в гетероструктуреравномерное распределение никелевого слоя. Рамановские спектры показывают характерные колебательные моды E2g ~380 см-1 и A1g ~406 см-1 с расстоянием Δ ≈ 25,8 см-1, указывающие на образование слоя MoS2, тогда как в гетероструктуре были подтверждены показания двух фаз MoS2. Эти результаты позволяют оптимизировать условия синтеза, контролируя структуру, свойства и фазовый состав полученных материалов. Это, в свою очередь, расширяет возможности использования материалов в будущем в сенсорных системах, оптоэлектронных устройствах, реакции эволюции водорода и других каталитических процессах. Кроме того, модификация Ni улучшает функциональные характеристики материалов MoS₂, увеличивая их потенциал в междисциплинарных областях применения.

In this paper hybrid nanostructures of molybdenum disulfide (MoS₂) and nickel-modified MoS₂ (Ni/MoS₂) were synthesized in two different ways, that is, by chemical gas phase deposition and magnetron scattering, and their structural and morphological properties were thoroughly studied. Scanning electron microscopy was analyzed to assess the surface morphology and microstructure of the synthesized samples, energy-dispersion X-ray spectroscopy to determine the elemental composition, and phase correspondence with the crystal structure was analyzed using Raman spectroscopy. Scanning electron microscopy analysis revealed the formation of hexagonal symmetric high-crystalline triangular crystals characteristic of layered materials. Elemental mapping confirmed the distribution of molybdenum and sulfur, and the uniform distribution of the nickel layer in the heterostructure. While the Raman spectra show characteristic oscillation modes E2g ~380 cm-1 and A1g ~406 cm-1 with a distance Δ ≈ 25.8 cm-1 indicating the formation of the MoS2 layer, the indicators of two phases of MoS2 in heterostructure were evidence. These results make it possible to optimize the synthesis conditions by controlling the structure, properties and phase composition of the resulting materials. This, in turn, will expand the possibility of using materials in the future in sensor systems, optoelectronic devices, hydrogen evolution reaction and other catalytic processes. In addition, the NI modification improves the functional characteristics of MoS₂ materials and increases their potential in multidisciplinary application areas.

дисульфид молибденахимическое газовое осаждениемагнетронное осаждениедвумерные материалыгибридное соеденениеmolybdenum disulfidechemical gas depositionmagnetron depositiontwodimensional materialshybrid structureReferencesBissett M.A. Characterization of MoS2-graphene composites for high-performance coin cell supercapacitors / M.A. Bissett, I.A. Kinloch, R.A.W. Dryfe// ACS Appl. Mater. Interfaces. – 2015. – № 7. – Р. 17388.Bissett M.A. Characterization of MoS2-graphene composites for high-performance coin cell supercapacitors / M.A. Bissett, I.A. Kinloch, R.A.W. Dryfe// ACS Appl. Mater. Interfaces. – 2015. – № 7. – Р. 17388.Monolayer MoS2 Growth by Supercritical Fluid Deposition, Chem. Eng. Sci. – 2024. – № 302. – Р. 120782, https://doi.org/10.1016/j.ces.2024.120782.Monolayer MoS2 Growth by Supercritical Fluid Deposition, Chem. Eng. Sci. – 2024. – № 302. – Р. 120782, https://doi.org/10.1016/j.ces.2024.120782.Evidence for chemical vapor induced 2H to 1T phase transition in MoX2(X= Se, S) transition metal dichalcogenide films / A.L. Friedman et al //Scientific reports. – 2017. – Т. 7, № 1. – Р. 3836.Evidence for chemical vapor induced 2H to 1T phase transition in MoX2(X= Se, S) transition metal dichalcogenide films / A.L. Friedman et al //Scientific reports. – 2017. – Т. 7, № 1. – Р. 3836.Synthesis of Single-Crystalline Molybdenum Disulfide on Molybdenum Films Aided with NaCl Solution Treatment / Liao Y. et al // Mater. Des. – 2022. – № 215. – Р. 110517. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.110517.Synthesis of Single-Crystalline Molybdenum Disulfide on Molybdenum Films Aided with NaCl Solution Treatment / Liao Y. et al // Mater. Des. – 2022. – № 215. – Р. 110517. https://doi.org/10.1016/j. matdes.2022.110517.Matte R. MoS2 and WS2 analogues of graphene / R. Matte // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. – 2010. – V. 49. – P. 4059-4062.Matte R. MoS2 and WS2 analogues of graphene / R. Matte // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. – 2010. – V. 49. – P. 4059-4062.Single-layer MoS2 transistors / В. Radisavljevic et al // Nature Nanotech. – 2011. – № 6. – Р. 147-150. https://doi.org/10.1038/nnano.2010.279.Single-layer MoS2 transistors / В. Radisavljevic et al // Nature Nanotech. – 2011. – № 6. – Р. 147-150. https://doi.org/10.1038/nnano.2010.279.Grains and grain boundaries in highly crystalline monolayer molybdenum disulphide / А. van der Zande et al // Nature Mater. – 2013. – №12. – Р. 554-561. https://doi.org/10.1038/nmat3633.Grains and grain boundaries in highly crystalline monolayer molybdenum disulphide / А. van der Zande et al // Nature Mater. – 2013. – №12. – Р. 554-561. https://doi.org/10.1038/nmat3633.Single-layer MoS2 phototransistors / Z. Yin et al // ACS nano. – 2012. – Т. 6, № 1. – Р. 74-80.Single-layer MoS2 phototransistors / Z. Yin et al // ACS nano. – 2012. – Т. 6, № 1. – Р. 74-80.High performance multilayer MoS2 transistors with scandium contacts / S. Das et al // Nano letters. – 2013. – Т. 13, № 1. – Р. 100-105.High performance multilayer MoS2 transistors with scandium contacts / S. Das et al // Nano letters. – 2013. – Т. 13, № 1. – Р. 100-105.MoS2 nanosheet phototransistors with thickness-modulated optical energy gap / H.S. Lee et al // Nano letters. – 2012. – Т. 12, № 7. – Р. 3695-3700.MoS2 nanosheet phototransistors with thickness-modulated optical energy gap / H.S. Lee et al // Nano letters. – 2012. – Т. 12, № 7. – Р. 3695-3700.Sensing behavior of atomically thin-layered MoS2 transistors / D.J. Late et al // ACS nano. – 2013. – Т. 7, № 6. – Р. 4879-4891.Sensing behavior of atomically thin-layered MoS2 transistors / D.J. Late et al // ACS nano. – 2013. – Т. 7, № 6. – Р. 4879-4891.Electrochemical co-upgrading CO2 and glycerol for selective formate production with 190% overall Faradaic efficiency / D. Chen et al // Nano Research. – 2025.Electrochemical co-upgrading CO2 and glycerol for selective formate production with 190% overall Faradaic efficiency / D. Chen et al // Nano Research. – 2025.Perspective on ultrathin layered Ni-doped MoS2 hybrid nanostructures for the enhancement of electrochemical properties in supercapacitors / K. Prakash et al // Journal of Energy Chemistry. – 2023. – Т. 80. – Р. 335-349.Perspective on ultrathin layered Ni-doped MoS2 hybrid nanostructures for the enhancement of electrochemical properties in supercapacitors / K. Prakash et al // Journal of Energy Chemistry. – 2023. – Т. 80. – Р. 335-349.Kelly P.J. Magnetron sputtering: a review of recent developments and applications / P.J. Kelly; R.D. Arnell // Vacuum. – 2000. – № 56. – Р. 159-172.Kelly P.J. Magnetron sputtering: a review of recent developments and applications / P.J. Kelly; R.D. Arnell // Vacuum. – 2000. – № 56. – Р. 159-172.Kaul A.B. Two-dimensional transition metal dichalcogenides / A.B. Kaul // J. Mater. Res. – 2014. – Vol. 29. – P. 348.Kaul A.B. Two-dimensional transition metal dichalcogenides / A.B. Kaul // J. Mater. Res. – 2014. – Vol. 29. – P. 348.Otunchi Y. et al. Morphological and Crystallographic Investigation of CVD-Grown MoS₂ / Y. Otunchi et al // Kompleksnoe Ispolzovanie Mineralnogo Syra= Complex use of mineral resources. – 2026. – Т. 339, № 4. – Р. 30-37.Otunchi Y. et al. Morphological and Crystallographic Investigation of CVD-Grown MoS₂ / Y. Otunchi et al // Kompleksnoe Ispolzovanie Mineralnogo Syra= Complex use of mineral resources. – 2026. – Т. 339, № 4. – Р. 30-37.Enhancement of the hydrogen evolution reaction from Ni-MoS2 hybrid nanoclusters / D. EscaleraLópez et al // ACS catalysis. – 2016. – Т. 6, № 9. – Р. 6008-6017.Enhancement of the hydrogen evolution reaction from Ni-MoS2 hybrid nanoclusters / D. EscaleraLópez et al // ACS catalysis. – 2016. – Т. 6, № 9. – Р. 6008-6017.Growth, structure and stability of sputter-deposited MoS2 thin films / R. Kaindl et al // Beilstein journal of nanotechnology. – 2017. – Т. 8, № 1. – Р. 1115-1126.Growth, structure and stability of sputter-deposited MoS2 thin films / R. Kaindl et al // Beilstein journal of nanotechnology. – 2017. – Т. 8, № 1. – Р. 1115-1126.The effect of nickel on MoS2 growth revealed with in situ transmission electron microscopy / N. Kondekar et al // ACS nano. – 2019. – № 13(6). – Р. 7117-7126.The effect of nickel on MoS2 growth revealed with in situ transmission electron microscopy / N. Kondekar et al // ACS nano. – 2019. – № 13(6). – Р. 7117-7126.MoS2: Preparation and their characterization / К.М. Garadkar et al // Journal of Alloys and Compounds. – 2009. – Т. 487, № 1-2. – Р. 786-789.MoS2: Preparation and their characterization / К.М. Garadkar et al // Journal of Alloys and Compounds. – 2009. – Т. 487, № 1-2. – Р. 786-789.Comparative study of Raman spectroscopy in graphene and MoS2-type transition metal dichalcogenides / М.А. Pimenta et al // Accounts of chemical research. – 2015. – Т. 48, № 1. – Р. 41-47.Comparative study of Raman spectroscopy in graphene and MoS2-type transition metal dichalcogenides / М.А. Pimenta et al // Accounts of chemical research. – 2015. – Т. 48, № 1. – Р. 41-47.Synthesis and characterization of flowerlike MoS2 nanostructures through CTAB-assisted hydrothermal process / G. Tang et al // Materials Letters. – 2012. – Т. 86. – Р. 9-12.Synthesis and characterization of flowerlike MoS2 nanostructures through CTAB-assisted hydrothermal process / G. Tang et al // Materials Letters. – 2012. – Т. 86. – Р. 9-12.In situ scanning electron microscopy observation of MoS2 nanosheets during lithiation in lithium ion batteries / C.Y. Wei et al // ACS Applied Energy Materials. – 2020. – Т. 3, № 7. – Р. 7066-7072.In situ scanning electron microscopy observation of MoS2 nanosheets during lithiation in lithium ion batteries / C.Y. Wei et al // ACS Applied Energy Materials. – 2020. – Т. 3, № 7. – Р. 7066-7072.High phase-purity 1T′-MoS2-and 1T′-MoSe2-layered crystals / Y. Yu et al // Nature chemistry. – 2018. – Т. 10, № 6. – Р. 638-643.High phase-purity 1T′-MoS2-and 1T′-MoSe2-layered crystals / Y. Yu et al // Nature chemistry. – 2018. – Т. 10, № 6. – Р. 638-643.Growth of nanostructured nickel sulfide films on Ni foam as high-performance cathodes for lithium ion batteries / N. Feng et al // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2013. – Т. 15, № 24. – Р. 9924-9930.Growth of nanostructured nickel sulfide films on Ni foam as high-performance cathodes for lithium ion batteries / N. Feng et al // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2013. – Т. 15, № 24. – Р. 9924-9930.X-ray photoelectron spectroscopy of nickel compounds / J. Matienzo et al // Inorganic Chemistry. – 1973. – Т. 12, № 12. – Р. 2762-2769.X-ray photoelectron spectroscopy of nickel compounds / J. Matienzo et al // Inorganic Chemistry. – 1973. – Т. 12, № 12. – Р. 2762-2769.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.