Atomiohuita metallikerroksia uudelle teknologialle

Taloudellinen menetelmä MXene-materiaalin luomiseksi voisi mahdollistaa uutta elektroniikkaa tai energian varastointimenetelmiä

Viime aikoihin asti MXene-materiaalit olivat erittäin työläitä valmistaa.

Mutta Chicagon yliopiston tutkijoiden tekemä uusi läpimurto osoittaa, kuinka niitä voidaan valmistaa paljon nopeammin ja helpommin, vähemmillä myrkyllisillä sivutuotteilla.

Kun MXenet löydettiin vuonna 2011, monet tutkijat innostivat niitä. Yleensä kun kuoritaan metallia, kuten kultaa tai titaania, luodaksesi atomiohuita levyjä, se lakkaa toimimasta kuin metalli. Mutta epätavallisen vahvat kemialliset sidokset MXeneissä antavat niille mahdollisuuden säilyttää metallin erityisominaisuudet, kuten sähkön hyvän johtamisen.

Ne ovat myös helposti muokattavissa: "Voit laittaa ioneja kerrosten väliin käyttääksesi niitä esimerkiksi energian varastointiin", sanoi kemian jatko-opiskelija Di Wang.

Kaikki nämä edut voivat tehdä MXeneistä erittäin hyödyllisiä uusien laitteiden rakentamiseen – esimerkiksi sähkön varastointiin tai sähkömagneettisten aaltojen häiriöiden estämiseen.

Ainoa tapa, jonka tiesimme valmistaa MXeneitä, sisälsi kuitenkin useita intensiivisiä kemiantekniikan vaiheita.

Suunnitellakseen tehokkaamman ja vähemmän myrkyllisen menetelmän ryhmä käytti kemian periaatteita - erityisesti "atomitaloutta", joka pyrkii minimoimaan hukattujen atomien määrän reaktion aikana.

UChicagon tiimi löysi uusia kemiallisia reaktioita, joiden avulla tutkijat voivat valmistaa MXeneitä yksinkertaisista ja edullisista esiasteista ilman perinteisen fluorivetyhapon käyttöä.

Helpompi, vähemmän myrkyllinen menetelmä avaa tutkijoille uusia mahdollisuuksia luoda ja tutkia uusia MXene-lajikkeita eri sovelluksiin – kuten erilaisiin metalliseoksiin tai erilaisiin ioniseosteisiin. Tiimi testasi menetelmää titaani- ja zirkoniummetalleilla, mutta heidän mielestään tekniikkaa voidaan käyttää myös moniin muihin yhdistelmiin.

"Nämä uudet MXenesit ovat myös visuaalisesti kauniita", Wang lisää. "Ne seisovat pystyssä kuin kukat - mikä saattaa jopa tehdä niistä parempia reaktioita varten, koska reunat ovat esillä ja niihin pääsee käsiksi ionien ja molekyylien liikkumiseen metallikerrosten välissä."

Aiheesta aiemmin: