Mxene: approċċ ta 'żvilupp ġdid għal firxa wiesgħa ta' materjali ġodda

Mxene hija klassi ta 'komposti inorganiċi bidimensjonali fix-xjenza tal-materjali. Dawn il-materjali jikkonsistu minn karburi tal-metall ta 'transizzjoni, nitridi, jew nitridi tal-karbonju f'diversi saffi atomiċi ħoxnin. L-ewwel deher fl-2011 minħabba li l-materjali mxene għandhom il-konduttività tal-metall ta 'karburi tal-metall ta' transizzjoni minħabba l-grupp idrossiliku jew ossiġnu terminali fuq il-wiċċ tagħhom. Jintuża ħafna fis-superkApacitors, batteriji, lqugħ elettromanjetiku u materjali komposti. Pereżempju, b'differenza mill-batteriji konvenzjonali, il-materjal jipprovdi aktar kanali għall-moviment tal-joni, u jżid ħafna l-veloċità tal-moviment tal-joni.

Ix-xjentisti żviluppaw materjali mxene li jissintetizzaw substrati mill-fażi massima korrispondenti, ġeneralment billi inċiżjoni b'mod selettiv l-element tal-grupp prinċipali A, fejn M jirrappreżenta l-metall ta 'tranżizzjoni, X jirrappreżenta karbonju jew nitroġenu, u l-element ewlieni tal-grupp A jista' jinkludi aluminju, gallju, silicon , u elementi oħra. Ir-riċerkaturi tipikament iwettqu inċiżjoni f'soluzzjoni milwiema ta 'fluworidu ta' l-idroġenu (HF) biex tagħmel Mxene għandhom taħlita ta 'fluworidu, ossiġnu u gruppi funzjonali ta' l-idrossidu.

B'differenza mill-uċuħ ta 'materjali b'żewġ dimensjonijiet oħra, bħal grafena u dihalides tal-karbonju tranżitorji, gruppi funzjonali jistgħu wkoll jiġu modifikati kimikament. Studji preċedenti wrew li t-tmiem selettiv ta 'mxene ma' gruppi tal-wiċċ differenti jista 'jwassal għal proprjetajiet eċċellenti, inklużi funzjonijiet ta' xogħol sintonizzabbli u ferromagnetiżmu bidimensjonali. Il-funzjonalizzazzjoni kovalenti tas-substrati twassal għall-iskoperta ta 'direzzjonijiet ġodda għal disinn razzjonali ta' materjali funzjonali b'żewġ dimensjonijiet.

Gruppi funzjonali tal-wiċċ fi karburi tal-metall bidimensjonali bidimensjonali jistgħu jgħaddu minn varjetà ta 'trasformazzjonijiet kimiċi biex jiffaċilitaw l-użu ta' firxa wiesgħa ta 'materjali mxene. Tim ta 'riċerka ta' xjenzati tal-kimika, tal-fiżika u tan-nanomaterjali mill-Università ta 'Chicago u l-Laboratorju Nazzjonali ta' Argonne iddisinjaw u żviluppaw triq ġdida għas-sinteżi ta 'Mxene. Huma jinstallaw u jneħħu gruppi tal-wiċċ permezz ta 'reazzjonijiet ta' sostituzzjoni u eliminazzjoni fl-imluħa inorganiċi mdewweb. It-tim sintetizza b'suċċess Mxene ma 'truf tal-wiċċ ta' ossiġnu, imide, kubrit, kloru, selenju, bromu u tellurium bi proprjetajiet strutturali u elettroniċi uniċi, u dawn il-gruppi tal-wiċċ jistgħu wkoll jikkontrollaw id-distanza interatomika fil-kannizzata mxene biex juru superkonduttività dipendenti fuq il-wiċċ gruppi.