MXene: Një qasje e re zhvillimi për një gamë të gjerë të materialeve të reja

Mxene është një klasë e komponimeve inorganike dy-dimensionale në shkencën e materialeve. Këto materiale përbëhen nga karbide metalike në tranzicion, nitride ose nitride karboni disa shtresa atomike të trasha. Ajo u shfaq për herë të parë në vitin 2011 sepse materialet mxene kanë përçueshmërinë metalike të karbideve metalike në tranzicion për shkak të grupit hidroksil ose oksigjenit terminal në sipërfaqen e tyre. Përdoret gjerësisht në supercapacators, bateritë, mbrojtjen e ndërhyrjes elektromagnetike dhe materialet e përbëra. Për shembull, ndryshe nga bateritë konvencionale, materiali siguron më shumë kanale për lëvizjen e joneve, duke rritur shumë shpejtësinë e lëvizjes jonike.

Shkencëtarët kanë zhvilluar materiale mxene që sintetizojnë substratet nga faza përkatëse maksimale, zakonisht duke e gdhendur në mënyrë selektive elementin kryesor të grupit A, ku M përfaqëson metalin e tranzicionit, x përfaqëson karbonin ose azotin, dhe grupi kryesor i grupit A mund të përfshijë alumin, galium, silikon , dhe elementë të tjerë. Studiuesit zakonisht kryejnë gravuan në një zgjidhje ujore të fluorit të hidrogjenit (HF) për të bërë mxene të ketë një përzierje të grupeve funksionale të fluorit, oksigjenit dhe hidroksidit.

Për dallim nga sipërfaqet e materialeve të tjera dy-dimensionale, të tilla si grafeni dhe dihalidet e karbonit kalimtar, grupet funksionale gjithashtu mund të modifikohen kimikisht. Studimet e mëparshme kanë treguar që përfundimi selektiv i mxene me grupe të ndryshme sipërfaqësore mund të çojë në veti të shkëlqyera, duke përfshirë funksionet e punës të rregullueshme dhe feromagnetizmin dy-dimensional. Funksionalizimi kovalent i substrateve do të çojë në zbulimin e udhëzimeve të reja për hartimin racional të materialeve funksionale dy-dimensionale.

Grupet funksionale sipërfaqësore në karbidet metalike të tranzicionit dy-dimensional mund të pësojnë një shumëllojshmëri të transformimeve kimike për të lehtësuar përdorimin e një game të gjerë të materialeve mxene. Një ekip hulumtues i shkencëtarëve të kimisë, fizikës dhe nanomaterialeve nga Universiteti i agoikagos dhe Laboratori Kombëtar i Argonne ka hartuar dhe zhvilluar një rrugë të re për sintezën MXene. Ata instalojnë dhe heqin grupet sipërfaqësore përmes reaksioneve të zëvendësimit dhe eleminimit në kripërat e shkrirë inorganike. Ekipi sintetizoi me sukses mxene me skajet sipërfaqësore të oksigjenit, imideve, squfurit, klorit, selenit, bromit dhe telluriumit me vetitë unike strukturore dhe elektronike, dhe këto grupe sipërfaqësore gjithashtu mund të kontrollojnë distancën interatomike në grilën e mxene për të treguar super -themelueshmërinë e varur nga sipërfaqja grupe