MXENE: แนวทางการพัฒนาใหม่สำหรับวัสดุใหม่ที่หลากหลาย

MXENE เป็นคลาสของสารประกอบอนินทรีย์สองมิติในวิทยาศาสตร์วัสดุ วัสดุเหล่านี้ประกอบด้วยคาร์ไบด์โลหะทรานซิชันไนไตรด์หรือคาร์บอนไนไตรด์หลายชั้นของอะตอม มันปรากฏตัวครั้งแรกในปี 2554 เนื่องจากวัสดุ MXENE มีค่าการนำไฟฟ้าของโลหะของคาร์ไบด์ทรานซิชันเนื่องจากกลุ่มไฮดรอกซิลหรือออกซิเจนเทอร์มินัลบนพื้นผิวของพวกเขา มันถูกใช้อย่างกว้างขวางใน supercapacitors, แบตเตอรี่, การป้องกันสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าและวัสดุคอมโพสิต ตัวอย่างเช่นซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่ทั่วไปวัสดุให้ช่องทางมากขึ้นสำหรับการเคลื่อนที่ของไอออนเพิ่มความเร็วของการเคลื่อนที่ของไอออนอย่างมาก

นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวัสดุ MXENE ที่สังเคราะห์พื้นผิวจากเฟสสูงสุดที่สอดคล้องกันโดยปกติแล้วการเลือกองค์ประกอบหลัก A ซึ่ง M หมายถึงโลหะทรานซิชัน X หมายถึงคาร์บอนหรือไนโตรเจน และองค์ประกอบอื่น ๆ โดยทั่วไปแล้วนักวิจัยทำการแกะสลักในสารละลายไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF) น้ำเพื่อให้ MXENE มีส่วนผสมของฟลูออไรด์ออกซิเจนและกลุ่มการทำงานของไฮดรอกไซด์

ซึ่งแตกต่างจากพื้นผิวของวัสดุสองมิติอื่น ๆ เช่นกราฟีนและคาร์บอนดิฮาลิไรด์ในช่วงเปลี่ยนผ่านกลุ่มการทำงานยังสามารถปรับเปลี่ยนทางเคมีได้ การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการยกเลิกการเลือก MXENE ที่มีกลุ่มพื้นผิวที่แตกต่างกันสามารถนำไปสู่คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมรวมถึงฟังก์ชั่นการทำงานที่ปรับได้และ ferromagnetism สองมิติ การทำงานของโควาเลนต์ของสารตั้งต้นจะนำไปสู่การค้นพบทิศทางใหม่สำหรับการออกแบบเหตุผลของวัสดุการทำงานสองมิติ

กลุ่มการทำงานของพื้นผิวในคาร์ไบด์โลหะทรานซิชันสองมิติสามารถผ่านการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่หลากหลายเพื่ออำนวยความสะดวกในการใช้วัสดุ MXENE ที่หลากหลาย ทีมวิจัยด้านเคมีฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์นาโนวัสดุจากมหาวิทยาลัยชิคาโกและห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอนน์ได้ออกแบบและพัฒนาเส้นทางใหม่สำหรับการสังเคราะห์ MXENE พวกเขาติดตั้งและลบกลุ่มพื้นผิวผ่านการทดแทนและการกำจัดปฏิกิริยาในเกลืออนินทรีย์หลอมเหลว ทีมประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์ MXENE ด้วยจุดสิ้นสุดพื้นผิวของออกซิเจน, imide, ซัลเฟอร์, คลอรีน, ซีลีเนียม, โบรมีนและเทลลูเรียมที่มีคุณสมบัติโครงสร้างและอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นเอกลักษณ์และกลุ่มพื้นผิวเหล่านี้ยังสามารถควบคุมระยะห่างระหว่างอะตอม กลุ่ม.