MXENE: Новий підхід до розробки для широкого спектру нових матеріалів

MXENE-це клас двовимірних неорганічних сполук у матеріалознавстві. Ці матеріали складаються з карбідів перехідного металу, нітридів або вуглецевих нітридів товщиною декількох атомних шарів. Він вперше з'явився в 2011 році, оскільки матеріали MXENE мають металеву провідність карбідів перехідного металу завдяки гідроксильній групі або кінцевому кисню на їх поверхні. Він широко використовується в суперконденсаторах, акумуляторах, електромагнітних інтерференціях та композиційних матеріалах. Наприклад, на відміну від звичайних батарей, матеріал забезпечує більше каналів для руху іонів, значно збільшуючи швидкість руху іонів.

Вчені розробили матеріали MXENE, які синтезують субстрати з відповідної максимальної фази, як правило, шляхом селективного травлення елемента основної групи А, де m являє собою перехідний метал, x являє та інші елементи. Дослідники, як правило, виконують травлення у водному розчині фтору водню (HF), щоб MXENE має суміш функціональних груп фтору, кисню та гідроксиду.

На відміну від поверхонь інших двовимірних матеріалів, таких як графен та перехідні вуглецеві дихаліди, функціональні групи також можуть бути хімічно модифіковані. Попередні дослідження показали, що селективне припинення MXENE з різними групами поверхні може призвести до відмінних властивостей, включаючи регульовані функції роботи та двовимірний феромагнетизм. Ковалентна функціоналізація субстратів призведе до виявлення нових напрямків для раціональної конструкції двовимірних функціональних матеріалів.

Поверхневі функціональні групи в двовимірних карбідах перехідного металу можуть зазнати різноманітних хімічних перетворень, щоб полегшити використання широкого спектру матеріалів MXENE. Дослідницька група з хімії, фізики та наноматеріалів з Університету Чикаго та Національної лабораторії Аргонна розробила та розробила новий шлях для синтезу MXENE. Вони встановлюють та видаляють поверхневі групи за допомогою реакцій заміщення та елімінації в розплавлених неорганічних солях. Команда успішно синтезувала MXene з поверхневими кінцями кисню, іміду, сірки, хлору, селену, брому та телуру з унікальними структурними та електронними властивостями, і ці поверхневі групи також можуть контролювати міжатомічну відстань на решітці MXEN групи.