MXENE: Novi razvojni pristup za širok raspon novih materijala

MXENE je klasa dvodimenzionalnog anorganskog spojeva u nauci o materijalima. Ovi materijali se sastoje od tranzicijskih metalnih karbida, nitrida ili ugljičnih nitrida debljine nekoliko atomskih slojeva. Prvo se pojavio u 2011. godini, jer mxene materijali imaju metalnu provodljivost tranzicijske metalne karbide zbog hidroksilne grupe ili terminalnog kisika na njihovoj površini. Široko se koristi u superkoraktorima, baterijama, elektromagnetskim oklopnim oklopom i kompozitnim materijalima. Na primjer, za razliku od konvencionalnih baterija, materijal pruža više kanala za kretanje jona, uvelike povećavajući brzinu ionskog pokreta.

Naučnici su razvili mxene materijale koji sintetiziraju suphrane iz odgovarajuće maks-faze, obično selektivno jetkaju glavne grupe element, gdje predstavlja prijelazni metal, x predstavlja ugljik ili azot, a glavna grupa može uključivati ​​aluminijum, galium, silicijum i drugi elementi. Istraživači obično izvode drhtanje u vodenom rešenju vodonik fluorida (HF) kako bi mxene imala mješavinu fluorida, kisika i hidroksidnih funkcija.

Za razliku od površina drugih dvodimenzionalnih materijala, kao što su grafen i prijelazni ugljični dihalidi, funkcionalne grupe mogu se također hemijski modificirati. Prethodne studije pokazale su da selektivni prekid mxene s različitim površinskim grupama može dovesti do odličnih svojstava, uključujući funkcije za radne funkcije i dvodimenzionalnu feromagnetizam. Kovalentna funkcionalizacija supstrata dovest će do otkrića novih smjerova za racionalni dizajn dvodimenzionalnih funkcionalnih materijala.

Površinske funkcionalne grupe u dvodimenzionalnom tranzicijskom metalnom karbidemu mogu proći razne hemijske transformacije kako bi se olakšala upotreba širokog raspona mxene materijala. Istraživački tim hemije, fizike i nanomaterijala Nacionalni naučnici sa Nacionalne laboratorije Univerziteta u Chicagu i Argonne dizajnirao je i razvio roman put za MXENE sintezu. Oni instaliraju i uklanjaju površinske grupe zamjenom i reakcijama eliminacije u rastopljenim neorganskim solima. Tim je uspješno sintetizirao mxene sa površinskim krajevima kisika, imide, sumpora, hlora, selena, broma i telurhu sa jedinstvenim strukturnim i elektronskim svojstvima, a ove površinske grupe mogu kontrolirati i interatomsku udaljenost u mxenu aktuktivnosti kako bi se pokazala superprovodljivosti ovisnom o površini Grupe.