MXENE: Uusi kehityslähestymistapa monille uusille materiaaleille

Mxeeni on kaksiulotteisten epäorgaanisten yhdisteiden luokka materiaalitieteessä. Nämä materiaalit koostuvat siirtymämetallikarbideista, nitrideistä tai hiilnitrideistä useita atomikerroksia paksuista. Se ilmestyi ensimmäisen kerran vuonna 2011, koska mxeenimateriaalit ovat siirtymämetallikarbidien metalliryhmän johtavuus johtuen hydroksyyliryhmästä tai terminaalisesta hapesta niiden pinnalla. Sitä käytetään laajasti superkondensaatioissa, paristoissa, sähkömagneettisissa häiriöiden suojaamisessa ja komposiittimateriaaleissa. Esimerkiksi, toisin kuin tavanomaiset akut, materiaali tarjoaa enemmän kanavia ionien liikkumiseen, mikä lisää huomattavasti ionin liikkeen nopeutta.

Tutkijat ovat kehittäneet mxeenimateriaaleja, jotka syntetisoivat substraatteja vastaavasta Max -faasista, yleensä syövyttämällä pääryhmän A -elementin, jossa m edustaa siirtymämetallia, X edustaa hiiltä tai typpeä ja pääryhmä A -elementti voi sisältää alumiinia, galliumia, piitä ja muut elementit. Tutkijat suorittavat tyypillisesti syövytystä vesihoidon fluoridiliuoksessa (HF) mxeenin valmistukseen, on fluoridi-, happi- ja hydroksidifunktionaalisten ryhmien seos.

Toisin kuin muiden kaksiulotteisten materiaalien, kuten grafeenin ja siirtymäkauden hiilidohalidien, pinnat, funktionaalisia ryhmiä voidaan myös muuttaa kemiallisesti. Aikaisemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että mxeenin selektiivinen päättyminen eri pintaryhmillä voi johtaa erinomaiseen ominaisuuteen, mukaan lukien viritettävät työtoiminnot ja kaksiulotteinen ferromagnetismi. Substraattien kovalenttinen funktionalisointi johtaa uusien funktionaalisten materiaalien rationaaliseen suunnitteluun.

Pintafunktionaaliset ryhmät kaksiulotteisissa siirtymämetallikarbideissa voivat käydä läpi erilaisia ​​kemiallisia muunnoksia helpottaakseen monenlaisia ​​mxeenimateriaaleja. Chicagon yliopiston ja Argonnen kansallisen laboratorion kemian, fysiikan ja nanomateriaalien tutkijoiden tutkimusryhmä on suunnitellut ja kehittänyt uuden reitin mxeenisynteesiin. Ne asentavat ja poistavat pintaryhmät substituutio- ja eliminointireaktioilla sulan epäorgaanisiin suoloihin. Ryhmä syntetisoi menestyksekkäästi mxeeniä hapen, imidin, rikin, kloorin, seleenin, bromin ja tellin pintapäillä, joilla on ainutlaatuiset rakenteelliset ja elektroniset ominaisuudet, ja nämä pintaryhmät voivat myös hallita interatomia etäisyyttä mxeenihilassa, jotta voidaan näyttää pinta -ohjeellisuus superjohtavuuden osoittamiseksi. ryhmät.