Mxene: jauna attīstības pieeja plašam jaunu materiālu klāstam

Mxene ir divdimensiju neorganisko savienojumu klase materiālu zinātnē. Šie materiāli sastāv no pārejas metāla karbīdiem, nitrīdiem vai oglekļa nitrīdiem vairākiem atomu slāņiem. Tas pirmo reizi parādījās 2011. gadā, jo mxene materiāliem ir metāla metāla karbīdu vadītspēja hidroksilgrupas vai termināla skābekļa dēļ uz to virsmas. To plaši izmanto superkondensatoros, baterijās, elektromagnētisko traucējumu ekranējumos un kompozītmateriālos. Piemēram, atšķirībā no parastajām baterijām, materiāls nodrošina vairāk kanālu jonu kustībai, ievērojami palielinot jonu kustības ātrumu.

Zinātnieki ir izstrādājuši mxene materiālus, kas sintezē substrātus no atbilstošās maksimālās fāzes, parasti selektīvi kodinot galveno grupu A elementu, kur m apzīmē pārejas metālu, X apzīmē oglekli vai slāpekli, un galvenā grupa A elements var ietvert alumīniju, galliju, silīcija silīcija , un citi elementi. Pētnieki parasti kodē ūdeņraža fluorīda (HF) ūdens šķīdumā, lai mxene būtu fluora, skābekļa un hidroksīda funkcionālo grupu maisījums.

Atšķirībā no citu divdimensiju materiālu, piemēram, grafēna un pārejas oglekļa dihalīdu, virsmām, funkcionālās grupas var arī ķīmiski modificēt. Iepriekšējie pētījumi parādīja, ka mxēna selektīva izbeigšana ar dažādām virsmas grupām var izraisīt izcilas īpašības, ieskaitot noskaņojamas darba funkcijas un divdimensiju feromagnētismu. Substrātu kovalentā funkcionalizācija novedīs pie jaunu virzienu atklāšanas divdimensiju funkcionālo materiālu racionālai projektēšanai.

Virsmas funkcionālās grupas divdimensiju pārejas metāla karbīdos var iziet dažādas ķīmiskas pārvērtības, lai atvieglotu plašu mxene materiālu izmantošanu. Ķīmijas, fizikas un nanomateriālu zinātnieku pētniecības grupa no Čikāgas Universitātes un Argonnas nacionālās laboratorijas ir izstrādājusi un izstrādājusi jaunu ceļu Mxene sintēzei. Viņi uzstāda un noņem virsmas grupas, aizstājot un eliminācijas reakcijas izkusušos neorganiskos sāļos. The team successfully synthesized MXene with surface ends of oxygen, imide, sulfur, chlorine, selenium, bromine and tellurium with unique structural and electronic properties, and these surface groups can also control the interatomic distance in the MXene lattice to show superconductivity dependent on the surface grupas.