mxene: یک رویکرد جدید توسعه برای طیف گسترده ای از مواد جدید

Mxene کلاس از ترکیبات معدنی دو بعدی در علم مواد است. این مواد شامل کاربیدهای فلزی انتقال ، نیتریدها یا نیتریدهای کربن چندین لایه اتمی ضخامت هستند. این نخستین بار در سال 2011 ظاهر شد زیرا مواد Mxene به دلیل گروه هیدروکسیل یا اکسیژن ترمینال روی سطح آنها ، هدایت فلزی کاربیدهای فلزی انتقال را دارند. این ماده به طور گسترده ای در ابررسانا ، باتری ها ، محافظت از تداخل الکترومغناطیسی و مواد کامپوزیت استفاده می شود. به عنوان مثال ، بر خلاف باتری های معمولی ، این مواد کانال های بیشتری را برای حرکت یون ها فراهم می کند ، سرعت حرکت یون را به شدت افزایش می دهد.

دانشمندان مواد MXENE را تولید کرده اند که بسترها را از فاز حداکثر مربوطه سنتز می کنند ، معمولاً با انتخاب انتخابی عنصر اصلی گروه A ، جایی که M نشان دهنده فلز انتقال است ، X نشان دهنده کربن یا نیتروژن است و گروه اصلی A می تواند شامل آلومینیوم ، گالیم ، سیلیکون باشد. ، و عناصر دیگر محققان به طور معمول اچ را در محلول هیدروژن آبی فلوراید (HF) انجام می دهند تا mxene دارای ترکیبی از گروه های عملکردی فلوراید ، اکسیژن و هیدروکسید باشد.

بر خلاف سطوح مواد دو بعدی دیگر ، مانند گرافن و دیهالیدهای کربن انتقالی ، گروه های عملکردی نیز می توانند از نظر شیمیایی اصلاح شوند. مطالعات قبلی نشان داده اند که خاتمه انتخابی MXENE با گروه های مختلف سطحی می تواند منجر به خصوصیات عالی ، از جمله توابع کار قابل تنظیم و فرومغناطیس دو بعدی شود. عملکرد کووالانسی بسترها منجر به کشف جهت های جدید برای طراحی منطقی مواد عملکردی دو بعدی می شود.

گروه های عملکردی سطح در کاربیدهای فلزی انتقال دو بعدی می توانند انواع مختلفی از تحولات شیمیایی را برای تسهیل در استفاده از طیف گسترده ای از مواد Mxene انجام دهند. یک تیم تحقیقاتی از دانشمندان شیمی ، فیزیک و نانومواد از دانشگاه شیکاگو و آزمایشگاه ملی آرگون یک مسیر جدید برای سنتز Mxene طراحی و ایجاد کرده اند. آنها گروه های سطحی را از طریق واکنش های جایگزینی و از بین بردن در نمک های معدنی مذاب نصب و حذف می کنند. این تیم با موفقیت Mxene را با انتهای سطح اکسیژن ، ایمید ، گوگرد ، کلر ، سلنیوم ، برمین و ویلوریوم با خواص ساختاری و الکترونیکی منحصر به فرد سنتز کرد و این گروه های سطحی همچنین می توانند فاصله متقابل را در شبکه Mxene کنترل کنند تا به سطح ابررساناتی وابسته به سطح نشان دهند گروه ها.