MXENE: Új fejlesztési megközelítés az új anyagok széles skálájához

Az MXENE az anyagtudomány kétdimenziós szervetlen vegyületeinek osztálya. Ezek az anyagok átmeneti fém -karbidokból, nitridekből vagy szén -nitridekből állnak, amelyek több atomrétegből állnak. Először 2011 -ben jelent meg, mert a mxén anyagok átmeneti fémkarbidok fémvezető képessége van, a felületükön lévő hidroxilcsoport vagy terminális oxigén miatt. Széles körben használják szuperkondenzátorokban, akkumulátorokban, elektromágneses interferencia árnyékolásban és kompozit anyagokban. Például, a hagyományos akkumulátorokkal ellentétben, az anyag több csatornát biztosít az ionok mozgásához, ami jelentősen növeli az ion mozgásának sebességét.

A tudósok olyan mxén anyagokat fejlesztettek ki, amelyek szintetizálják a szubsztrátokat a megfelelő Max fázisból, általában az A főcsoport elem szelektív maratásával, ahol M az átmeneti fém, az X a szén vagy a nitrogént képviseli, és az A főcsoport tartalmazhat alumínium, gallium, szilikon , és más elemek. A kutatók általában vizes hidrogén -fluorid (HF) oldatban való maratást végeznek, hogy az mxén előállításához fluorid, oxigén és hidroxid funkcionális csoportok keveréke legyen.

Más kétdimenziós anyagok, például a grafén és az átmeneti szén-dihalidok felületeivel ellentétben a funkcionális csoportok kémiailag módosíthatók. A korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az mxén szelektív megszüntetése különböző felületi csoportokkal kiváló tulajdonságokhoz vezethet, ideértve a hangolható munkafunkciókat és a kétdimenziós ferromagnetizmust. A szubsztrátok kovalens funkcionalizálása új irányok felfedezéséhez vezet a kétdimenziós funkcionális anyagok racionális tervezéséhez.

A kétdimenziós átmeneti fémkarbidok felületi funkcionális csoportjai különféle kémiai transzformációkon mennek keresztül, hogy megkönnyítsék a mxén anyagok széles skálájának felhasználását. A Chicagói Egyetem és az Argonne Nemzeti Laboratóriumi kémiai, fizikai és nanomatermékek kutatócsoportja egy új utat tervezett és fejlesztett ki az mxén szintézishez. A felszíni csoportokat szubsztitúciós és eliminációs reakciók révén telepítik és eltávolítják az olvadt szervetlen sókban. A csapat sikeresen szintetizált mxént az oxigén, imid, kén, klór, szelén, bróm és tellurium felületi végeivel, egyedi szerkezeti és elektronikus tulajdonságokkal, és ezek a felszíni csoportok az mxénrács interatomikus távolságát is szabályozhatják, hogy a felülettől függő szupervezetés legyen a felülettől függő szupervezetőképességet. csoportok.