MXENE: Nový vývojový prístup pre širokú škálu nových materiálov

MXENE je trieda dvojrozmerných anorganických zlúčenín vo vede o materiáloch. Tieto materiály pozostávajú z karbidov prechodných kovov, nitridov alebo uhlíkových nitridov niekoľkých atómových vrstiev hrubého. Prvýkrát sa objavil v roku 2011, pretože materiály MXENE majú kovovú vodivosť karbidov prechodných kovov v dôsledku hydroxylovej skupiny alebo terminálneho kyslíka na ich povrchu. Všeobecne sa používa v superkondenzátoroch, batériách, elektromagnetickom interferenčnom tienení a kompozitných materiáloch. Napríklad na rozdiel od konvenčných batérií materiál poskytuje viac kanálov pre pohyb iónov, čo výrazne zvyšuje rýchlosť pohybu iónov.

Vedci vyvinuli materiály mxénu, ktoré syntetizujú substráty zo zodpovedajúcej maximálnej fázy, zvyčajne selektívnym leptaním hlavnej skupiny A prvku, kde M predstavuje prechodný kov, X predstavuje uhlík alebo dusík a hlavná skupina A môže obsahovať hliník, gallium, kremík, kremík, kremík, kremík a ďalšie prvky. Vedci zvyčajne vykonávajú leptanie vo vodnom roztoku fluoridu vodíka (HF), aby sa Mxén mal zmes fluoridu, kyslíka a funkčných skupín hydroxidu.

Na rozdiel od povrchov iných dvojrozmerných materiálov, ako sú grafén a prechodné uhlíkové dihalidy, môžu byť funkčné skupiny chemicky modifikované. Predchádzajúce štúdie ukázali, že selektívne ukončenie Mxénu s rôznymi povrchovými skupinami môže viesť k vynikajúcim vlastnostiam vrátane laditeľných pracovných funkcií a dvojrozmerného feromagnetizmu. Kovalentná funkcionalizácia substrátov povedie k objavu nových smerov pre racionálny návrh dvojrozmerných funkčných materiálov.

Povrchové funkčné skupiny v dvojrozmerných karbidoch prechodných kovov môžu podstúpiť rôzne chemické transformácie, aby sa uľahčilo použitie širokého spektra materiálov mxénu. Výskumný tím vedcov chémie, fyziky a nanomateriálov z University of Chicago a Argonne National Laboratory navrhol a vyvinul novú cestu pre syntézu MXENE. Inštalujú a odstraňujú povrchové skupiny prostredníctvom substitučných a eliminačných reakcií v roztavených anorganických soli. Tím úspešne syntetizoval mxén s povrchovými koncami kyslíka, imidu, síry, chlóru, selénu, brómu a teluriu s jedinečnými štrukturálnymi a elektronickými vlastnosťami a tieto povrchové skupiny môžu tiež regulovať interatomickú vzdialenosť v mxénovej mriežke, aby vykazovali superkonfektivitu v závislosti od povrchu v závislosti od povrchu v závislosti od povrchu skupiny.