MXenet astuvat uuteen ulottuvuuteen ja suprajohtavuuteen05.02.2026
Ryhmä esittää, että näitä materiaaleja, jotka ovat johtavampia kuin kaksiulotteiset vastineensa, voitaisiin käyttää energian varastointilaitteiden, biosensorien ja puettavan teknologian suorituskyvyn parantamiseen. Heidän löydöksensä tarjoaa skaalautuvan menetelmän nanorullien tuottamiseksi MXene-esiasteesta, jossa niiden muotoa ja kemiallisia rakenteita voidaan hallita tarkasti. ”Tavallisissa 2D-MXeneissä hiutaleet makaavat tasaisesti päällekkäin, mikä luo suljetun tilan ja vaikean polun ionien tai molekyylien navigoinnille ja liikkumiselle kerrosten välillä”, sanoo post doc -tutkija Teng Zhang. ”Muuntamalla 2D-nanosuikaleista yksiulotteisia vierityksiä, estämme tämän nanosulkeutumisen. Avoin, putkimainen geometria luo tehokkaasti "valtateitä" ionien nopeaa kuljetusta varten.” Samankaltaisia grafeenilevyistä valmistettuja rakenteita, joita kutsutaan hiilinanoputkiksi tai grafeeninanokierteiksi, tunnetaan jo hyvin. Mutta MXene-materiaalilla on rikkaampi kemia, parempi prosessoitavuus ja korkeampi johtavuus kuin grafeenilla. Sen lisäksi, että nanorullien geometria mahdollistaa erinomaisen sähkönjohtavuuden ja mekaanisen lujuuden, niiden ainutlaatuiset ominaisuudet mahdollistavat niiden käytön kemiallisessa tunnistuksessa ja toiminnallisissa komposiittimateriaaleissa. ”Tähän asti suprajohtavuus tietyssä MXeenien luokassa on rajoittunut puristettuihin hiukkas- ja jauhepelletteihin, eikä sitä ole koskaan toteutettu mekaanisesti joustavissa liuosprosessoiduissa kalvoissa”, Gogotsi sanoi. ”Käyttämällä niobiumkarbidikierteitä havaitsimme materiaalin muutoksen, joka mahdollisti suprajohtavuuden ensimmäistä kertaa irrallisissa, makroskooppisissa kalvoissa. Vieritysprosessi tuo mukanaan erityistä hilajännitystä ja kaarevuutta, joita ei esiinny tasaisissa levyissä. Vaikka tarkkaa fysikaalista mekanismia tutkitaan vielä, oletamme, että tämä venymä yhdistettynä jatkuvaan yksiulotteiseen rakenteeseen vakauttaa suprajohtavan tilan.” Nanomateriaalien kvanttiluonne on johtanut useisiin merkittäviin löytöihin viime vuosina, kun ala on saanut enemmän huomiota sen potentiaalin ansiosta lisätä laskentatehoa ja tiedon tallennusta. Drexelin tutkijoille tämä tutkimus on kriittinen läpimurto, koska se muuttaa MXene-suprajohtavuuden laboratorio-ominaisuudesta nanomateriaalin käytännön ominaisuudeksi. ”Tässä artikkelissa kuvattujen menetelmien avulla voimme nyt prosessoida suprajohtavia MXeenejä joustaviksi kalvoiksi, pinnoitteiksi tai langoiksi huoneenlämmössä potentiaalisia suprajohtavia yhdysrakenteita tai kvanttisensoreita varten”, Zhang sanoi. ”Odotamme monia muita mielenkiintoisia ilmiöitä, jotka johtuvat vierityksestä, ja aiomme tutkia niitä.” Aiheesta aiemmin: Miten syntyy 2D-materiaaleja äärimmäisiin sovelluksiin Kirigamista mallia langattomien antenneille Uusi 2D-materiaalien maailma on avautumassa
|
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Drexel-yliopiston tutkijat, jotka löysivät monipuolisen kaksiulotteisen johtavan nanomateriaalin, MXenen, ovat nyt raportoineet prosessista sen yksiulotteisen serkun, MXene-nanorullan, valmistamiseksi.