Mxeen: uus arendusmeetod paljude uute materjalide jaoks

Mkseen on materjaliteaduse kahemõõtmeliste anorgaaniliste ühendite klass. Need materjalid koosnevad üleminekumetallist karbiididest, nitriididest või süsiniknitriididest mitmetest aatomkihtidest. See ilmus esmakordselt 2011. aastal, kuna mkseenimaterjalidel on üleminekumetallist karbiidide metallijuhtivus nende pinnal oleva hüdroksüülrühma või terminaalse hapniku tõttu. Seda kasutatakse laialdaselt superkondensaatorites, akudes, elektromagnetiliste häirete varjestuses ja komposiitmaterjalides. Näiteks, erinevalt tavapärastest akudest, pakub materjal ioonide liikumiseks rohkem kanaleid, suurendades tunduvalt ioonide liikumise kiirust.

Teadlased on välja töötanud Mxeenimaterjale, mis sünteesib vastavast maksimaalse faasi substraate, tavaliselt peamise grupi valikuliselt söövitades, kus M tähistab üleminekumetalli, x tähistab süsinikku või lämmastikku ning põhirühma A Element võib hõlmata alumiiniumi, galliumit, ränirit ja muud elemendid. Tavaliselt teostavad teadlased söövitumist vesinikfluoriidi vesilahuses (HF), et saada mkseeni segu fluoriidi, hapniku ja hüdroksiidi funktsionaalrühmadest.

Erinevalt teiste kahemõõtmeliste materjalide, näiteks grafeeni ja siirdeaseme dihaliidide, pindadest saab funktsionaalseid rühmi ka keemiliselt muuta. Varasemad uuringud on näidanud, et mkseeni selektiivne lõpetamine erinevate pinnarühmadega võib põhjustada suurepäraseid omadusi, sealhulgas häälestatavaid tööfunktsioone ja kahemõõtmelist ferromagnetilisust. Substraatide kovalentne funktsionaliseerimine viib uute suundade avastamiseni kahemõõtmeliste funktsionaalsete materjalide ratsionaalseks kujundamiseks.

Pinna funktsionaalrühmad kahemõõtmelistes üleminekumetallist karbiidides võivad läbida mitmesuguseid keemilisi muundusi, et hõlbustada mitmesuguste Mkseeni materjalide kasutamist. Chicago ülikooli ja Argonne'i riikliku labori keemia-, füüsika- ja nanomaterjali teadlaste uurimisrühm on välja töötanud ja välja töötanud uudse raja mxeeni sünteesi jaoks. Nad paigaldavad ja eemaldavad pinnarühmad asendamise ja kõrvaldamise reaktsioonide kaudu sula anorgaanilistes soolades. Meeskond sünteesis edukalt mkseeni hapniku, imiidi, väävli, kloori, seleeni, broomi ja telliumi pinnaotsadega, millel on ainulaadsed struktuurilised ja elektroonilised omadused ning need pinnarühmad saavad ka Mkseenvõre interatoomilist kaugust kontrollida, et näidata pinnale sõltuvust pinnast. rühmad.