MXENES 2D materjalide maailma piiril

Yury Gogotsi materjaliteaduse ja tehnika osakond ning AJ Drexeli nanomaterjalide instituut, Drexeli ülikool, Philadelphia, PA 19104, USA e-post: gogotsi@drexel.edu

Kokkuvõte: 2D ülemineku metallist karbiidide ja nitriidide (MXENES) perekond on kiiresti laienenud alates TI3C2 avastamisest 2011. aastal [1]. Sünteesitud on umbes 30 erinevat mxeeni ning tiheduse funktsionaalse teooria (DFT) arvutuste abil on ennustatud arvukate teiste mxenide struktuuri ja omadusi [2]. Veelgi enam, tahkete lahuste kättesaadavus M- ja X-saitidel, pinna lõpetamise kontroll ja tellitud Double-M-Mxenide (nt Mo2TIT2) avastamine võimaldavad sünteesi kümnete uute eristatavate struktuuride sünteesimise potentsiaali. Selles esitluses kirjeldatakse moodsaimat Mxeeni sünteesi. Arutatakse delaminatsiooni ühekihilisteks 2D-helbeteks ja montaažiks filmideks ja 3D-struktuurideks, samuti nende omadusi. Mkseenide sünteesi-struktuuri-proportsioonide suhteid käsitletakse TI3C2 ja hiljuti välja töötatud mxeenide näitel. Mkseeni perekonna mitmekülgne keemia muudab nende omadused väga erinevateks rakendusteks [3]. On näidatud, et hapniku- või hüdroksüülmaterjaliga meneel, näiteks TI3C2O2, on pinnal redoks-võimelised üleminekumetallide kihid ja need pakuvad suure elektroonilise juhtivuse kombinatsiooni hüdrofiilsusega, samuti kiiret ioonitransporti [4]. See, paljude teiste soodsate omaduste hulgas, muudab materiaalse perekonna paljutõotavate kandidaate energiaallutamiseks ja sellega seotud elektrokeemiliste rakenduste jaoks [5], kuid rakendused plasmonilises, elektrokatalüüsis, biosensorid, vee puhastamine/magestamine ja muud väljad on võrdselt põnevad. Eelkõige käsitletakse mxeenide elektromagnetilisi varjestusi ja antennirakendusi

Viited: [1] M. Naguib jt, Ti3Alc2 koorimisel tekitatud kahemõõtmelised nanokristallid, Advanced Materials, 23, 4248 (2011). [2] X. Xiao, H. Wang, P. Urbankowski, Y. Gogotsi, 2D materjalide topokeemiline süntees, Chemical Society Reviews, 47 (23) 8744 - 8765 (2018). [3] B. Anasori, M. Lukatskaya, Y. Gogotsi, 2D metallist karbiidid ja nitriidid (MXENES) energiasalvestuse jaoks, Nature Reviews Materials, 2, 16098 (2017). [4] K. Hantanasirisakul, Y. Gogotsi, 2D ülemineku metallist karbiidide ja nitriidide (MXENES) elektroonilised ja optilised omadused, Advanced Materials, 30 (52) 1804779 (2018). [5] X. Wang jt, lahustite mõju titaankarbiid mkseeni laengu säilitamisele, Nature Energy, 4, 241–248 (2019). Biograafia: Dr Yury Gogotsi on silmapaistev ülikooli professor ning Charles T. ja Ruth M. Bachi Drexeli ülikooli materjaliteaduse ja tehnika professor. Ta on ka AJ Drexeli nanomaterjalide instituudi direktor. Ta sai oma MS (1984) ja PhD (1986) Kiievi polütehnikumilt ja DSC kraadi Ukraina Teaduste Akadeemialt 1995. aastal. Tema uurimisrühm töötab 2D -karbiidide, nanostruktureeritud süsiniku ja muude energia-, vee- ja biomeditsiiniliste rakenduste jaoks. Thomson Reuters/Clarivate Analytics tunnistab teda kõrgelt viidatud teadlaseks ja tsitaatide laureaadiks (H-Index üle 100). Ta on saanud arvukalt auhindu oma teadusuuringute eest, sealhulgas Euroopa süsinikuassotsiatsiooni auhind, S. SOMIYA auhind Rahvusvahelise Materjalide Uurimisühingutelt, Nano Energy auhind Elsevierilt, rahvusvahelisest nanotehnoloogia auhinnast (Rusnanoprize), R&D 100 auhinna ajakirjast ja D 100) (kaks korda). . Ta on valinud Ameerika teaduse edendamise ühingu (AAAS), materjalide uurimise seltsi, Ameerika keraamikaühingu, elektrokeemiaühingu, rahvusvahelise elektrokeemia seltsi, kuningliku keemiaühingu, nanosmatühiskonna, nanosmatühiskonna, ning maailma akadeemiku Keraamikaakadeemia ja Euroopa Teaduste Akadeemia kaaslane. Ta töötas ka proua direktorite nõukogus ja tegutseb ACS Nano kaastöötajana