MXENE: Ný þróunaraðferð fyrir fjölbreytt úrval af nýjum efnum

Mxene er flokkur tvívíddar ólífrænna efnasambanda í efnafræði. Þessi efni samanstanda af umbreytingarmálmkarbíðum, nítríðum eða kolefnisnítrum nokkrum atómlagum þykkt. Það birtist fyrst árið 2011 vegna þess að mxen efni eru með málmleiðni umbreytingarmálmkarbíðs vegna hýdroxýlhópsins eða endanlegs súrefnis á yfirborði þeirra. Það er mikið notað í supercapacitors, rafhlöðum, rafsegultruflunum og samsettum efnum. Til dæmis, ólíkt hefðbundnum rafhlöðum, veitir efnið fleiri rásir fyrir hreyfingu jóna og eykur mjög hraða jónhreyfingarinnar.

Vísindamenn hafa þróað mxen efni sem mynda hvarfefni úr samsvarandi hámarksfasa, venjulega með því að gera val á aðalhópnum A frumefni, þar sem M táknar umbreytingarmálminn, x táknar kolefni eða köfnunarefni, og aðalhópurinn A frumefni getur innihaldið ál, gallium, sílikon , og aðrir þættir. Vísindamenn framkvæma venjulega ætar í vatnslausn vetnisflúoríðs (HF) lausn til að gera mxen hefur blöndu af flúoríði, súrefni og hýdroxíð virknihópum.

Ólíkt yfirborð annarra tvívíddar efna, svo sem grafen og bráðabirgða kolefnisdíhalíða, er einnig hægt að breyta virknihópum efnafræðilega. Fyrri rannsóknir hafa sýnt að sértæk uppsögn mxens með mismunandi yfirborðshópum getur leitt til framúrskarandi eiginleika, þar með talið stillanlegar vinnuaðgerðir og tvívíddarferill. Samgild virkni hvarfefna mun leiða til uppgötvunar nýrra leiðbeininga fyrir skynsamlega hönnun tvívíddar virkni efna.

Yfirborðshópar í tvívíddar umbreytingarmálmkarbíð geta gengist undir margvíslegar efnafræðilegar umbreytingar til að auðvelda notkun fjölbreyttra mxenefna. Rannsóknarteymi efnafræði, eðlisfræði og nanóefni vísindamanna frá háskólanum í Chicago og Argonne National Laboratory hefur hannað og þróað nýjan leið til myndunar mxene. Þeir setja upp og fjarlægja yfirborðshópa í gegnum skipti og brotthvarf viðbrögð í bráðnum ólífrænum söltum. Teymið samstillti mxen með yfirborðsendum súrefnis, imíð, brennisteins, klórs, selen, bróm og tellur með einstökum burðarvirkum og rafrænum eiginleikum, og þessir yfirborðshópar geta einnig stjórnað millibili í mxene grindinni til að sýna ofurleiðni háð yfirborðinu á yfirborðinu hópar.