Mxene: un novo enfoque de desenvolvemento para unha ampla gama de novos materiais

Mxene é unha clase de compostos inorgánicos bidimensionais na ciencia dos materiais. Estes materiais consisten en carburos metálicos de transición, nitridos ou nitridos de carbono varias capas atómicas de grosor. Apareceu por primeira vez en 2011 porque os materiais Mxene teñen a condutividade metálica dos carburos metálicos de transición debido ao grupo hidroxilo ou ao osíxeno terminal na súa superficie. Úsase amplamente en supercapacitores, baterías, blindaje de interferencias electromagnéticas e materiais compostos. Por exemplo, a diferenza das baterías convencionais, o material proporciona máis canles para o movemento de ións, aumentando enormemente a velocidade do movemento iónico.

Os científicos desenvolveron materiais mxene que sintetizan substratos da fase máxima correspondente, normalmente gravando de xeito selectivo o grupo A principal grupo A, onde M representa o metal de transición, X representa carbono ou nitróxeno, e o grupo principal pode incluír aluminio, galio, silicononía , e outros elementos. Os investigadores normalmente realizan gravado nunha solución acuosa de fluoruro de hidróxeno (HF) para facer que Mxene teña unha mestura de fluoruro, osíxeno e grupos funcionais de hidróxido.

A diferenza das superficies doutros materiais bidimensionais, como o grafeno e os dihaluros de carbono de transición, os grupos funcionais tamén se poden modificar químicamente. Estudos anteriores demostraron que a terminación selectiva de mxene con diferentes grupos de superficie pode levar a excelentes propiedades, incluíndo funcións de traballo axustables e ferromagnetismo bidimensional. A funcionalización covalente dos substratos levará ao descubrimento de novas direccións para o deseño racional de materiais funcionais bidimensionais.

Os grupos funcionais superficiais en carburos metálicos de transición bidimensional poden sufrir unha variedade de transformacións químicas para facilitar o uso dunha ampla gama de materiais Mxene. Un equipo de investigación de científicos de química, física e nanomateriais da Universidade de Chicago e o laboratorio nacional de Argonne deseñou e desenvolveu unha nova vía para a síntese de Mxene. Instalan e eliminan os grupos de superficie mediante reaccións de substitución e eliminación en sales inorgánicas fundidas. O equipo sintetizou con éxito mxene con extremos superficiais de osíxeno, imide, xofre, cloro, selenio, bromina e tellurium con propiedades estruturais e electrónicas únicas, e estes grupos de superficie tamén poden controlar a distancia interatómica na celosía Mxene para mostrar superconductividade dependentes da superficie na superficie grupos.