Mxenes na hranici sveta 2D materiálov

Yury Gogotsi Katedra vedy a inžinierstva AJ Drexel Nanomaterials Institute, Drexel University, Philadelphia, PA 19104, USA e-mail: gogotsi@drexel.edu

Abstrakt: Rodina 2D prechodných kovových karbidov a nitridov (MXENES) sa od objavu TI3C2 v roku 2011 rýchlo rozširuje [1]. Syntetizovalo sa približne 30 rôznych Mxénov a štruktúra a vlastnosti mnohých ďalších mxénov sa predpovedali pomocou výpočtov funkčnej teórie hustoty (DFT) [2]. Okrem toho dostupnosť pevných roztokov na miestach M a X, kontrola povrchových koncov a objav usporiadaných dvojitých Mxénov (napr. MO2TIC2) ponúkajú potenciál pre syntézu desiatok nových odlišných štruktúr. Táto prezentácia opíše najmodernejšie v syntéze mxénov. Diskutuje sa delaminácia do jednosmerných 2D vločiek a montáže do filmov a 3D štruktúr, ako aj o ich vlastnostiach. Vzťahy mxénov syntézy a štruktúry sa budú riešiť na príklade TI3C2 a ​​nedávno vyvinutých MXENES. Všestranná chémia rodiny Mxene robí svoje vlastnosti laditeľné pre veľké množstvo aplikácií [3]. Ukázalo sa, že kyslíkové alebo hydroxylové ukončené meny, ako je Ti3C2O2, majú na povrchu redoxné prechodné kovové vrstvy na povrchu a ponúkajú kombináciu vysokej elektronickej vodivosti s hydrofilnosťou, ako aj rýchly iónový transport [4]. To, medzi mnohými ďalšími výhodnými vlastnosťami, robí z materiálových rodín sľubných kandidátov na ukladanie energie a súvisiace elektrochemické aplikácie [5], ale aplikácie v plazmonike, elektrokatalýza, biosenzory, čistenie/odsoľovanie vody a ďalšie polia sú rovnako vzrušujúce. Obzvlášť sa bude zaoberať elektromagnetickým tienením a anténnymi aplikáciami mxénov

Referencie: [1] M. Naguib, a kol., Dvojrozmerné nanokryštály produkované exfoliáciou Ti3ALC2, Advanced Materials, 23, 4248 (2011). [2] X. Xiao, H. Wang, P. Urbankowski, Y. Gogotsi, Topochemická syntéza 2D materiálov, recenzie chemickej spoločnosti, 47 (23) 8744 - 8765 (2018). [3] B. Anasori, M. Lukatskaya, Y. Gogotsi, 2d kovové karbidy a nitridy (MXENES) pre ukladanie energie, Materials Nature Reviews Materials, 2, 16098 (2017). [4] K. Hantanasirisakul, Y. Gogotsi, elektronické a optické vlastnosti 2D karbidov kovov a nitridov prechodných kovov (MXENES), Advanced Materials, 30 (52) 1804779 (2018). [5] X. Wang, a kol., Vplyv rozpúšťadiel na ukladanie náboja v karbide titánového karbidu mxénu, Nature Energy, 4, 241–248 (2019). Biografia: Dr. Yury Gogotsi je vyznačený profesorom univerzity a Charles T. a Ruth M. Bach Profesorka materiálových vedy a inžinierstva na Drexelskej univerzite. Pôsobí tiež ako riaditeľ AJ Drexel Nanomaterials Institute. V roku 1995 získal svoje MS (1984) a PhD (1986) z Kyjev Polytechnic a titul DSC na Ukrajinskej akadémii vied. Jeho výskumná skupina pracuje na 2D karbidoch, nanoštruktúrovaných uhlíkoch a ďalších nanomateriáloch pre energetické, vodné a biomedicické aplikácie. Je uznávaný ako vysoko citovaný výskumný pracovník a laureáta citácií Thomson Reuters/Clarivate Analytics (H-index presahujúci 100). Získal množstvo ocenení za svoj výskum vrátane ceny Európskej asociácie uhlíka, S. Somiya Award od Medzinárodnej únie pre výskumné spoločnosti v oblasti materiálov, ceny Nano Energy Award od spoločnosti Elsevier, Medzinárodná nanotechnologická cena (Rusnanoprize), Award R&D 100 Award z časopisu R&D (Twice) . Bol zvolený za člena Americkej asociácie pre rozvoj vedy (AAAS), spoločnosť Materials Research Society, American Ceramic Society, Electrochemical Society, Medzinárodná spoločnosť pre elektrochémiu, Royal Society of Chemistry, Nanosmat Society, ako aj akademik sveta sveta. Akadémia keramiky a člen Európskej akadémie vied. Pôsobil tiež v predstavenstve MRS a pôsobí ako pridružený redaktor ACS Nano