MXENE: nov razvojni pristop za široko paleto novih materialov

MXENE je razred dvodimenzionalnih anorganskih spojin v znanosti o materialih. Ti materiali so sestavljeni iz prehodnih kovinskih karbidov, nitridov ali ogljikovih nitridov, debelih več atomskih plasti. Najprej se je pojavila leta 2011, ker imajo mxenski materiali kovinsko prevodnost prehodnih kovinskih karbidov zaradi hidroksilne skupine ali končnega kisika na svoji površini. Široko se uporablja v superkondenzatorjih, baterijah, elektromagnetnem motenju in sestavljenih materialih. Na primer, za razliko od običajnih baterij, material zagotavlja več kanalov za gibanje ionov, kar močno poveča hitrost gibanja ionov.

Znanstveniki so razvili mxenske materiale, ki sintetizirajo substrate iz ustrezne max faze, običajno s selektivnim jedkanjem glavnega elementa skupine A, kjer m predstavlja prehodno kovino, X predstavlja ogljik ali dušik, glavna skupina A pa lahko vključuje aluminij, galij, silicij in drugi elementi. Raziskovalci običajno izvajajo jedkanje v vodni raztopini vodikovega fluorida (HF), da imajo mxen mešanico funkcionalnih skupin fluorida, kisika in hidroksida.

Za razliko od površin drugih dvodimenzionalnih materialov, kot sta grafen in prehodni ogljikovi dihalidi, lahko funkcionalne skupine kemično spremenimo. Prejšnje študije so pokazale, da lahko selektivna odpoved MXEN z različnimi površinskimi skupinami privede do odličnih lastnosti, vključno z nastavljivimi delovnimi funkcijami in dvodimenzionalnim feromagnetizmom. Kovalentna funkcionalizacija substratov bo privedla do odkritja novih smeri za racionalno oblikovanje dvodimenzionalnih funkcionalnih materialov.

Površinske funkcionalne skupine v dvodimenzionalnih prehodnih kovinskih karbidih lahko opravijo različne kemijske transformacije, da olajšajo uporabo širokega razpona MXENE materialov. Raziskovalna skupina znanstvenikov za kemijo, fiziko in nanomaterialov z Nacionalnega laboratorija Univerze v Chicagu in Argonne je zasnovala in razvila novo pot za sintezo MXENE. Površinske skupine namestijo in odstranijo z nadomeščanjem in odpravljanjem reakcij v staljenih anorganskih soli. Ekipa je uspešno sintetizirala mxen s površinskimi konci kisika, imida, žvepla, klora, selena, broma in telurija z edinstvenimi strukturnimi in elektronskimi lastnostmi, te površinske skupine pa lahko tudi nadzorujejo interatomsko razdaljo v rešetki mxena, da se prikažejo tudi nadcenudnost, ki je odvisna od površine, ki je odvisna od površine, ki je odvisna od površine, ki je odvisna od površine, ki je odvisna od površine, ki je odvisna od superprevodnosti, ki je odvisna od površine, ki je odvisna od površine, ki je odvisna od površine, ki je odvisna od površine, ki je odvisna od površine, ki je odvisna od površine, ki je odvisna od površine. skupine.